【正文】 第二代：桁架式 (TRUSS) SPAR平臺(tái) 第三代：多柱式（ CELL） SPAR平臺(tái) 六、 SPAR平臺(tái)參激運(yùn)動(dòng)特性及穩(wěn)定性研究 深水 SPAR平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式主要性能 SPAR 主要運(yùn)動(dòng)性能有主體決定。 ● 隨機(jī)振動(dòng)理論：隨機(jī)微分方程的求解，計(jì)算均方根位移響應(yīng)，模態(tài)位移的概率密度函數(shù)。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 理論研究技術(shù)路線及主要方法 采用的理論與方法 立管參數(shù)激勵(lì)振動(dòng)研究 參數(shù)激勵(lì)與渦激聯(lián)合振動(dòng)研究 立管損傷與疲勞分析方法研究 立管參激振動(dòng)模型試驗(yàn) （ 1）總的理論與方法 理論分析 +編程數(shù)值計(jì)算 +商業(yè)軟件計(jì)算 +模型實(shí)驗(yàn)。 關(guān)鍵問(wèn)題 ●建立參激運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的 由于立管上端與平臺(tái)通過(guò)張緊器連接，如何把平臺(tái)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為立管上端的準(zhǔn)確邊界運(yùn)動(dòng)條件和立管隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)的表達(dá)式。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 ● 參數(shù)激勵(lì)和渦激振動(dòng)疲勞壽命評(píng)估方法 綜合考慮隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)和渦激振動(dòng)，揭示立管疲勞累積損傷機(jī)理，提出立管疲勞累積損傷計(jì)算和立管疲勞壽命的預(yù)報(bào)方法。 研究目標(biāo) ● 揭示立管隨機(jī)振動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理 給出海洋立管隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性，揭示立管隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)振動(dòng)失穩(wěn)的機(jī)理，提出深海立管振動(dòng)失穩(wěn)的判別條件。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 ● 深海立管參激振動(dòng)和渦激耦合振動(dòng)立管疲勞累積損傷研究 考慮平臺(tái)規(guī)則升沉和隨機(jī)升沉運(yùn)動(dòng)，分別研究簡(jiǎn)諧參數(shù)激勵(lì) 渦激振動(dòng)疲勞以及隨機(jī)參數(shù)激勵(lì) 渦激振動(dòng)疲勞特性。 ● 深海立管參數(shù)激勵(lì) 渦激耦合振動(dòng)特性研究 考慮平臺(tái)規(guī)則升沉和隨機(jī)升沉運(yùn)動(dòng)，針對(duì)簡(jiǎn)諧參數(shù)激勵(lì)和隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)與渦激振動(dòng)耦合，分別研究簡(jiǎn)諧參數(shù)激勵(lì) 渦激耦合動(dòng)力特性、隨機(jī)參數(shù)激勵(lì) 渦激耦合動(dòng)力特性。加速立管的疲勞損傷，導(dǎo)致立管的疲勞破壞。已有的研究工作大都把三種形式的激勵(lì)分開(kāi)討論，未考慮參數(shù)激勵(lì)的存在對(duì)立管受迫振動(dòng)和渦激振動(dòng)時(shí)的影響，這與實(shí)際的海洋環(huán)境是不符的。 ● 立管渦激振動(dòng)鎖定 當(dāng)旋渦本身的泄放頻率同立管結(jié)構(gòu)自振頻率接近時(shí)，發(fā)生立管振動(dòng)“頻率鎖定（ lockin）”現(xiàn)象，立管結(jié)構(gòu)的振動(dòng)驅(qū)使旋渦的泄放頻率在一個(gè)較大的斯特哈拉數(shù)范圍內(nèi)鎖定在結(jié)構(gòu)的自振頻率附近，此時(shí)渦激升力急劇增大，導(dǎo)致柱體發(fā)生劇烈的振動(dòng)。參數(shù)共振會(huì)導(dǎo)致立管振動(dòng)幅值過(guò)大，產(chǎn)生疲勞破壞。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 立管參激振動(dòng) ● 立管的參激振動(dòng) 立管的浮體（船舶或者平臺(tái)）升沉運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致立管上端邊界受到激勵(lì)，由此產(chǎn)生兩個(gè)效應(yīng)，其一是導(dǎo)致立管的上端邊界是可動(dòng)的；其二是引起立管軸向力隨浮體運(yùn)動(dòng)而發(fā)生時(shí)變，這兩個(gè)效應(yīng)使得立管水平彎曲振動(dòng)加大，這既是立管的參激振動(dòng)問(wèn)題。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 惰性 S立管 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 惰性 S形立管 惰性波形立管 陡峭波形立管 陡峭 S形立管 頂張力立管 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 TTRs立管存在的主要科學(xué)問(wèn)題 海洋立管下端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與海底井口連接，上端與平臺(tái)或船舶底部的滑移節(jié)配合： 作用在立管上的載荷 ● 誘導(dǎo)載荷 浮體運(yùn)動(dòng)：立管頂端浮體運(yùn)動(dòng)載荷施加在立管，這為浮體運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)載荷。按照線型分又可以分為頂張力立管 (TTRs)、鋼懸鏈線立管 (SCR)、惰性 S立管、陡峭型 S立管、陡峭型波浪立管等。 典型立管系統(tǒng)主要包括：管道、浮體與井口之間的接口設(shè)備、部件、輔助件。 ● 波浪能 研究大中型岸式振蕩水柱波能發(fā)電裝置的研究、設(shè)計(jì)及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)；離岸式波能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)；波能利用裝置發(fā)電平穩(wěn)出力 波浪能發(fā)電設(shè)備 潮汐能發(fā)電設(shè)備 海洋深水立管的組成與種類(lèi) ● 立管組成 海洋立管是連接水面浮式裝置和位于海床的海底設(shè)備 (如井口、 PLEM、總管 )的導(dǎo)管，是現(xiàn)代海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的重要組成部分之一，同時(shí)也是薄弱易損的構(gòu)件之一。 ● 海上風(fēng)力發(fā)電 研究新型海上風(fēng)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)載荷及強(qiáng)度分析方法；海上風(fēng)電設(shè)備安裝施工技術(shù)與裝備；海上風(fēng)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載條件、最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；海上風(fēng)電機(jī)組荷載與環(huán)境荷載的組合方法；海上風(fēng)電機(jī)組浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式、分析模型及計(jì)算方法；研究海上風(fēng)電機(jī)組減災(zāi)防災(zāi)以及運(yùn)行安全技術(shù)；海上風(fēng)電機(jī)組全壽命安全評(píng)估理論與方法。 2023年 7月 18日海試成功。 四、海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向 ● 深海空間站 研究深?？臻g站頂層設(shè)計(jì)與總體優(yōu)化技術(shù)；深?？臻g站超大潛深結(jié)構(gòu)技術(shù)研究；深?？臻g站水動(dòng)力性能優(yōu)化與綜合預(yù)報(bào)技術(shù)；深?？臻g站潛器搭載與收放技術(shù)；深海空間站站載系統(tǒng)研究等。 ● 極端災(zāi)害環(huán)境下深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)動(dòng)力特性 研究極端環(huán)境荷載作用下深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)與安全性評(píng)估；海洋結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與海底沖刷的耦合動(dòng)力分析；深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與周?chē)貙咏橘|(zhì)相互作用的模型試驗(yàn)技術(shù)；地震等極端災(zāi)害環(huán)境作用下海底地基砂土液化及對(duì)結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)強(qiáng)度的影響。 ● 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理論研究 研究海洋結(jié)構(gòu)物重大災(zāi)難性事故統(tǒng)計(jì)及發(fā)生的概率分析；海洋結(jié)構(gòu)物風(fēng)險(xiǎn)概率與損失模型；海洋結(jié)構(gòu)物風(fēng)險(xiǎn)決策模型；海洋結(jié)構(gòu)物工程保險(xiǎn)精算研究；船舶與海洋結(jié)構(gòu)物災(zāi)害性事故中人因失效模式及影響分析；基于風(fēng)險(xiǎn)的海洋結(jié)構(gòu)物的損傷檢測(cè)、診斷、險(xiǎn)情預(yù)報(bào)、維修和報(bào)廢決策等。 四、海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向 基于可靠性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析方法 ● 船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期安全性評(píng)估 研究船舶與海洋結(jié)構(gòu)物自診斷與安全性評(píng)價(jià)；全生命周期下的船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)與建造理論；船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策；海洋結(jié)構(gòu)物正常使用工況條件下的危險(xiǎn)區(qū)域的識(shí)別；海洋結(jié)構(gòu)物在極端環(huán)境條件下風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)等。 ● 海洋結(jié)構(gòu)物局部非線性動(dòng)力響應(yīng) 研究海洋結(jié)構(gòu)物局部強(qiáng)非線性振動(dòng)和響應(yīng)預(yù)報(bào)理論，包括艏艉砰擊載荷、甲板上浪及其載荷、波浪爬升等。 海洋結(jié)構(gòu)物非線性動(dòng)力響應(yīng) ● 海洋結(jié)構(gòu)物極端響應(yīng) 研究深水極端非線性海洋環(huán)境載荷，海洋結(jié)構(gòu)物整體非線性響應(yīng)破壞機(jī)理與預(yù)報(bào)方法。隨機(jī)載荷作用下的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)報(bào)方法；隨機(jī)載荷譜及疲勞載荷譜標(biāo)準(zhǔn)化研究；深海柔性立管疲勞特性的預(yù)報(bào)與實(shí)驗(yàn)研究；纜索結(jié)構(gòu)在復(fù)雜海洋環(huán)境載荷作用下的疲勞特性預(yù)報(bào)及實(shí)驗(yàn)研究等。 海洋結(jié)構(gòu)物局部強(qiáng)度與疲勞壽命 ● 海洋結(jié)構(gòu)物疲勞分析 研究高強(qiáng)度鋼等海洋工程結(jié)構(gòu)材料在海洋環(huán)境條件下的疲勞性能研究 。 四、海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向 ● 船舶與海洋結(jié)構(gòu)物極限承載能力研究 研究結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)下逐步倒塌的非線性仿真技術(shù)；結(jié)構(gòu)總體屈曲和局部屈曲的相互作用分析；焊接殘余應(yīng)力對(duì)極限強(qiáng)度影響；制造加工變形的隨機(jī)特性對(duì)極限強(qiáng)度的影響；腐蝕對(duì)極限強(qiáng)度的影響；含裂紋結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度分析；局部損傷結(jié)構(gòu)（比如凹陷）對(duì)極限強(qiáng)度影響的分析技術(shù)。 ● 大型海上裝備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 研究海上風(fēng)、浪、流環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與分析方法；海上裝備運(yùn)動(dòng)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法；系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)與載荷現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期自動(dòng)同步采集、傳輸與處理；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)距離遙控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 ● 基于 CFD和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的海洋結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析理論研究 ● 復(fù)雜、災(zāi)害性深海環(huán)境模擬理論與方法 研究?jī)?nèi)容包括：奇異波與碎波等模擬理論與方法；任意主方向短峰波、雙峰譜短峰波、奇異波疊加短峰波等不規(guī)則波模擬理論與方法；分層流、內(nèi)波模擬理論與方法；均勻穩(wěn)定深水流、剪切深水流、高速表層流等模擬理論與方法；非定常風(fēng)場(chǎng)模擬理論與方法。 四、海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向 流固耦合 ● 單體彈性浮式結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力響應(yīng)研究 研究單體浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)的時(shí)域分析理論；碰擊作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)；甲板上浪作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)；考慮二階波浪力作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)等。 ● 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油系統(tǒng)（ FPSO）水動(dòng)力性能 研究 FPSO與單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的耦合水動(dòng)力分析； FPSO甲板上浪與砰擊等特殊水動(dòng)力性能；淺水 FPSO系統(tǒng)水動(dòng)力性能；單點(diǎn)系泊 FPSO水平面運(yùn)動(dòng)與穩(wěn)定性分析等。 6）船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題數(shù)值計(jì)算的非確定性分析，包括對(duì)數(shù)學(xué)模型、湍流模式、方程離散、數(shù)值方法、編程過(guò)程、編譯系統(tǒng)等誤差源的非確定性分析。 4）全尺度船舶與海洋結(jié)構(gòu)物復(fù)雜流動(dòng)問(wèn)題的大規(guī)模并行數(shù)值計(jì)算仿真，主要是針對(duì)實(shí)船、船 槳 附體、超大型海上浮體和平臺(tái)的流場(chǎng)數(shù)值模擬和水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)。 2）深海水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的數(shù)值模擬，包括分層流和內(nèi)波，復(fù)雜潛流，深海管線內(nèi)流和外流耦合，立管多模態(tài)渦激振動(dòng)，海洋結(jié)構(gòu)物大變形流固耦合的水彈性問(wèn)題，深海錨鏈系統(tǒng)的數(shù)值分析和水動(dòng)力性能計(jì)算。 5）船舶與海洋浮體非線性響應(yīng)試驗(yàn)技術(shù)的研究，包括非線性海洋環(huán)境的模擬技術(shù)，船舶與海洋浮體整體與局部非線性響應(yīng)的測(cè)試技術(shù)等。 2）深水極端非線性海洋環(huán)境，以及淺水非線性海洋環(huán)境的研究； 3）船舶與海洋浮體整體非線性響應(yīng)的機(jī)理與預(yù)報(bào)方法，包括：三維非線性水彈性與擊振、參數(shù)型橫搖運(yùn)動(dòng)的時(shí)域分析、極限運(yùn)動(dòng)與傾覆分析、液艙晃蕩與船舶運(yùn)動(dòng)非線性耦合分析、超大型 FPSO淺水效應(yīng)以及