在海底电缆抢修任务中,针对多层海底脐带缆的切割需求,提出一种基于水下机器人作业的水下液压剪切机构。结合海底脐带缆多层复合及金属绞线的特殊结构建立剪切失效模型,并对水下液压剪的切割机构进行设计。运用Abaqus软件分析切割过程中脐带缆的力学响应,对脐带缆逐层连续变化的力学特性进行研究,提出海底脐带缆切割需要满足的剪切力及水下液压剪机构的主要参数。

螺栓连接是机械连接中应用最为广泛的一种连接方式。螺栓连接中的螺栓需要一定的预紧力,在预紧过程中无摩擦和扭矩作用时,就可以充分发挥材料性能、减少连接损伤,这些都可通过液压螺栓拉伸器来实现。本文介绍了液压螺栓拉伸器的工作原理及用途,结合海洋石油工程实际,总结了液压螺栓拉伸器使用过程中的注意事项。

对现有的直叶片垂直轴风机叶片进行改进,提出新型螺旋型垂直轴风机,基于计算流体动力学方法研究风机的气动载荷特性,进行参数影响分析。建立风机三维气动载荷计算模型,验证模型的可靠性。计算分析新型螺旋型风机的气动载荷特性,分析扭曲角、叶尖速比、弦长和桨距角等参数对螺旋型风机气动特性的影响,确定最佳风机结构参数。研究表明,与直叶片风机相比,螺旋型风机有效减小瞬时转矩系数的波动性,并提高功率系数。该研究为螺旋型风机叶片结构参数的选择提供了理论指导。

对NREL 5 MW参考风机进行实尺度建模及网格划分，采用OpenFOAM平台的瞬态不可压缩湍流求解器pimpleDyMFoam，结合旋转动网格处理方法，对风机的气动力性能及其周围三维流场进行非定常数值模拟。通过对风机所在流场尾涡分布、推力系数、风能利用系数、翼型极限流线、压强系数分布以及来流方向截面的流场分布等方面的对照分析，探讨细网格划分下风机的气动力性能及风轮对其周围流场的影响，为以后的风机叶片设计、风电场布局优化等提出意见和建议。

针对影响夹具密封能力的相关因素开展分析。影响夹具周向密封能力的因素包括密封圈与管道间距离、摩擦因数、分割环与管道间距离。影响夹具轴向密封能力的因素为摩擦因数。基于夹具密封结构,利用有限元软件Abaqus对影响密封能力的因素开展有限元建模及模拟计算,并对模拟计算结果开展分析。摩擦因数、分隔圈与管道间距离、密封圈与管道间距离的增大不利于增强夹具的周向密封能力,设计时可适当减小相关参数。摩擦因数对夹具的轴向密封能力基本没有影响,设计时可忽略摩擦因数对轴向密封的影响。所开展的工作能够为后续海底油气管道夹具密封结构设计和应用提供有益指导。

基于南海东部某海域的钻井资料,运用热力、结构力学理论,建立水下井口的热-结构力学轴对称有限元模型,运用ANSYS软件对海床以上井口的轴向热膨胀力进行计算。采用经典理论计算套管串由于热膨胀在井口产生的力,对环空密封总成的长期密封完整性进行评估。结果表明,在4285 m井深和正常温度压力条件下,由于流体热循环在套管挂处产生向上的力为2811 kN,而环空密封总成锁环工作能力为3247 kN,因此,环空密封总成锁环可抵抗热膨胀产生的向上的力。为确保油井生命周期的井口安全,提出在套管挂顶部下入锁紧补芯,以限制套管挂和密封总成在生产过程中由于热膨胀而向上移动。上述评估方法及措施为水下井口在生产过程中的密封完整性评估提供参考。

根据中国南海某油田工况,依托1500m水下智能井口和采油树项目,开发一种液压驱动可调节式节流阀。对该水下节流阀阀芯的结构设计方法进行着重介绍。针对现有的一般阀芯结构设计方法,通过理论分析,考虑不同过流孔孔径、过流孔轴向排布、过流总面积等因素,采用有限元分析工具分析不同情况下节流阀阀芯的流动特性,保证节流阀的可调节性,延长阀芯防冲蚀寿命。

采用SACS软件对半潜式生产平台进行整体提升模拟,对于采用液压系统的提升系统,基于力-变形曲线的非线性模拟方法更精确地模拟提升系统的钢绞线受力情况,根据液压提升系统实际刚度对整体提升系统进行非线性计算,此方法可准确模拟单个吊点处多个液压提升器的钢绞线受力情况,计算结果与实际情况情况相符。

介绍了水下液压控制系统的构成和工作原理，对水下液压控制系统的执行机构建立了数学模型，并通过AMESim软件进行模拟仿真。仿真的结果表明了执行机构压力和流量的变化，这对以后研究和设计水下液压控制系统具有参考和指导作用。

针对磁流变(MR)阻尼器对海洋平台的半主动振动控制效果进行研究,建立了海洋平台MR半主动控制结构的数学模型,提出了基于现代最优控制理论的半主动控制方法,并对磁流变阻尼器的性能及恢复力模型进行了介绍,对磁流变阻尼器的参数进行了设计,以某典型的固定式导管架平台为算例,数值分析了MR阻尼器对海洋平台振动控制的有效性,仿真结果表明,采用磁流变阻尼器对海洋平台进行半主动控制能够有效的减小平台的振动响应.