大型深海结构水动力学理论与流固耦合分析方法.docVIP

附件14 “大型深海结构水动力学理论与流固耦合分析方法” 重大项目指南 中国已经是世界上最大的能源消费国，油气消耗量和进口量均在持续增长。与此同时，我国现存的陆上和浅海区域的油气资源正在逐渐枯竭。积极稳妥推进深远海油气资源的开发和利用，将是缓解国家当前严峻的能源安全形势的必然战略选择。然而，与以往的近浅海工程作业相比，深海油气资源的开发不仅面临更加恶劣的海洋环境条件，而且大型新式深海工程结构装备的使用以及作业方式也有很大改变，这些都对现行的海洋工程分析理论和设计方法提出了新的挑战。世界范围内，各类深海工程事故频发，归根结底都是对大型深远海工程装备的水动力学特性和流固耦合作用机理以及相关基础问题缺乏科学的认识和理解，因此迫切需要开展相关科学问题的基础研究，为提高分析预报和工程设计水平、确保深海作业安全提供坚实的科学和技术支撑。 一、科学目标 以大型深海结构系统与工程环境的相互作用为核心，针对深海极端动力环境、非线性极端波浪与大型浮体结构的耦合作用、水下超细长柔性结构的动力响应开展系统化研究，发展大幅非线性不规则波浪理论、波浪对特殊形式结构作用的分析理论、非线性波浪与大型浮式结构作用的分析理论、超大长细比柔性结构动力响应分析方法和结构/系缆/立管耦合运动的分析方法，揭示极端深海工程环境与大型浮体结构系统的耦合作用机理，阐明相互作用规律，在深海工程的水动力学基础理论、流固耦合分析方法和工程设计理论上取得突破，为中国南海深水油气开发提供理论指导、技术支撑和参考依据。 二、研究内容 （一）深海大幅表面波和内波流场分析理论。 针对深海大幅表面波和内波强非线性的特点，建立大幅非线性表面波和内孤立波流场高效层析模拟分析方法，研究大幅随机表面波波高、波峰及其最大流速的统计分布特性，结合内波观测数据开展大幅内波流场及其分布特征研究。 （二）非线性波浪对大幅漂移结构作用的分析方法。 研究波浪对浮体的非线性作用，建立非线性波浪、内波对大幅慢漂浮体作用的分析方法，研究浮体运动引起的频移效应和阻尼效应。 （三）复杂形状结构的波浪近场干涉作用机理和分析方法。 研究多柱、多体及月池结构的波浪近场干涉作用机理，极端非线性波浪的形成机理，共振条件下的水动力特性及对结构物的作用，复杂流动下阻尼的形成机理和作用机制，建立可靠的数值分析方法和试验模拟方法。 （四）超细长柔性结构流固耦合响应分析理论。 研究高雷诺数流动下振荡圆柱体的载荷与响应特性、大长细比柔性结构在洋流作用下的响应特性，建立高雷诺数下超细长柔性结构的流固耦合响应分析方法。 （五）深海浮体/系缆/立管运动的整体耦合动力分析方法。 研究综合考虑多因素（环境荷载、大尺度、柔性、超长细比）影响的深海结构整体耦合分析模型，涵盖从局部流场到宏观尺度的强非线性数值模拟方法，研究大型深海结构物的设计理论、方法及应用。 三、资助期限 5年 （2015年1月至201年12月、资助经费?1500万元、理）。（）本项目由工程与材料科学部负责受理，项目申请代码为E0910。 1