为实现对目标水域水上交通系统宏观状态和演变趋势的定量描述和分析,深入理解和掌握水上交通系统内在因子的相互作用,根据水上交通系统宏观态势的本征特性,构建水上交通宏观态势评估模型.首先,根据宏观态势特点,分析宏观态势评估指标,构建融合动态密度因子和迫近因子的宏观态势评估模型和区域分布模型.然后,将水域网格化,分析各网格的态势变化,将态势在时间维度拓展,建立水上交通宏观态势预测模型.以深圳港区西部港区为例,以区域AIS信息作为态势感知数据进行水上交通系统宏观态势评估和可视化分析,并将水上交通态势与所选指标因子进行相关性检验分析.结果表明,水上交通宏观态势与所选的指标因子之间具有较好的相关性.该模型可较好地反映该水域宏观交通状态和趋势,可为水上交通系统状态分析和系统安全性研究提供一种度量工具.
根据风帆空气动力学特性、航线、季风风场,提出将典型风帆(翼型帆)的能量转换效果指标——转换系数等值线叠加在风能密度图上的方法,对典型航线上的可用风力资源进行分析.首先, 推导风能密度和翼帆推进力公式,提出推进功转换系数这一参数来评价翼帆对不同特征的风能的利用能力;然后,结合风能特征分布图和转换系数等值线,提出可用风力资源分析方法;最后,以宁波—中东航线为例,使用ECMWF的2014年风场数据对其可用风力资源进行分析计算. 结果显示:船舶航向不同时,中国南海冬季、夏季的可用风力资源差别较大,夏季应采用W-E航向,冬季应采用E-W航向.孟加拉湾、阿拉伯海区域可用风力资源特征相似,夏季采用W-E航向能够更高效地利用风能.
针对低碳经济下内河班轮航线配船问题,在给定运输需求和航线的前提下,以船队经营成本最低、碳排放量最小和发船频率最高为优化目标,建立低碳内河班轮航线配船优化模型,提出一种基于效用加性方法(Utilities Addictives, UTA)的多目标线性优化求解方法,以长三角有代表性的5条内河班轮航线进行算例研究.根据企业决策者给出的偏好信息,利用UTA方法推断出3个目标的效用函数,进一步根据效用函数来优化3个目标.结果表明,本文提出的模型方法能够有效地平衡和优化经营成本、碳排放以及发船频率目标,决策结果符合决策者偏好.该模型是线性的,相比非线性模型更容易算出最优值,更易于应用.
基于穿刺压载试验,采用ABAQUS/ALE有限元分析方法模拟自升式平台插桩过程, 对桩土贯入过程中空腔的作用机理进行数值分析,通过监测桩下、土体表面和桩侧附近土体点位移的时程变化,研究空腔的作用机理.数值模拟结果表明:空腔破坏严重加大桩端承载; 桩靴底部土体回流造成空腔垂直壁面剪切破坏是空腔形成及其深度发展的主要原因.针对桩靴穿刺现象,利用穿刺压载试验对数值模拟进行验证.结果表明:数值解与试验结果吻合;穿刺发生时,桩端承载骤降, 桩靴外侧压力约为内侧压力5~10倍,压力变化呈非线性分布,这与中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》中关于桩靴底部压力呈线性分布假定不符.