海洋工程学科前沿讲座.ppt

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1、学科前沿讲座学科前沿讲座 一、海洋工程学科的战略地位一、海洋工程学科的战略地位 海洋面积大约占地球表面积的海洋面积大约占地球表面积的7070，水量约占地球上总水量的，水量约占地球上总水量的97%97%左右，左右，蕴藏丰富的资源，具有重要的战略价值。面对目前世界人口急剧膨胀、陆蕴藏丰富的资源，具有重要的战略价值。面对目前世界人口急剧膨胀、陆地资源日益枯竭、环境不断恶化这三大问题，人类把未来发展的希望寄托地资源日益枯竭、环境不断恶化这三大问题，人类把未来发展的希望寄托于尚未得到充分开发的海洋。世界各国纷纷将开发海洋、发展海洋经济和于尚未得到充分开发的海洋。世界各国纷纷将开发海洋、发展海洋经济和海洋

2、产业作为国家发展的重要战略举措，并把海洋产业作为国家发展的重要战略举措，并把2121世纪称为海洋资源开发的世纪称为海洋资源开发的新世纪。新世纪。目前人类开发的海洋资源主要包括：油气资源，空间资源，矿产资源，生目前人类开发的海洋资源主要包括：油气资源，空间资源，矿产资源，生物资源，绿色能源，旅游资源等。物资源，绿色能源，旅游资源等。我国海洋战略发展的三大目标：我国海洋战略发展的三大目标：20202020年前：逐步拓展到全部领海和经济专属区；年前：逐步拓展到全部领海和经济专属区；20302030年前后，逐步拓展到西太平洋和印度洋；年前后，逐步拓展到西太平洋和印度洋；20502050年前后，拓展到全

3、球公海年前后，拓展到全球公海 。我国的大陆岸线长我国的大陆岸线长1800018000多千米，加上岛屿岸线多千米，加上岛屿岸线1400014000千米，海岸线总长千米，海岸线总长居世界第四，大陆架面积居世界第四，大陆架面积130130万平方千米，位居世界第五，万平方千米，位居世界第五，200200海里水域面海里水域面积积200200300300万平方千米，居世界第十。开发海洋已经形成了多产业组成的万平方千米，居世界第十。开发海洋已经形成了多产业组成的海洋经济体系，海洋资源的进一步发现、开发和利用，对于我国的长期可海洋经济体系，海洋资源的进一步发现、开发和利用，对于我国的长期可持续发展，具有越来越

4、重要的战略意义。持续发展，具有越来越重要的战略意义。海洋工程学科的技术支撑作用：支撑海洋工程学科的技术支撑作用：支撑海洋开发装备的研制、开发及技术的海洋开发装备的研制、开发及技术的持续进步。持续进步。装备：深海油气资源勘探、开发、施工、运输等的海洋工程大型装备、深装备：深海油气资源勘探、开发、施工、运输等的海洋工程大型装备、深海工程装备、用以资源运输、海洋空间利用和开发支持的新型船舶和浮体。海工程装备、用以资源运输、海洋空间利用和开发支持的新型船舶和浮体。海洋工程学科的核心任务：海洋工程学科的核心任务：是针对海洋资源开发、利用、保护中的重大工是针对海洋资源开发、利用、保护中的重大工程技术开展研

5、究，解决关键科学问题，并从应用中发现规律，更深层次地程技术开展研究，解决关键科学问题，并从应用中发现规律，更深层次地揭示海洋工程中的客观现象和规律，促进海洋工程与相关学科的发展，使揭示海洋工程中的客观现象和规律，促进海洋工程与相关学科的发展，使海洋工程的基础理论与关键技术在国家海洋开发的重大工程建设中发挥重海洋工程的基础理论与关键技术在国家海洋开发的重大工程建设中发挥重要作用。要作用。海洋工程学科的战略地位体现在三个方面：海洋工程学科的战略地位体现在三个方面：（1 1）支撑海洋油气资源开发、维护国家能源安全）支撑海洋油气资源开发、维护国家能源安全 我国拥有我国拥有300300万平方公里海疆，油

6、气资源十分丰富。其中南海探明的油万平方公里海疆，油气资源十分丰富。其中南海探明的油气资源大约为气资源大约为400400亿吨。亿吨。我国深海技术落后，与国外差距很大，不具备深海装备的研究制造安我国深海技术落后，与国外差距很大，不具备深海装备的研究制造安装能力。装能力。（2 2）为船舶工业提供关键技术支持）为船舶工业提供关键技术支持 海洋工程科学研究的成果最终将通过船舶工业转化为具体的大型装备和海洋工程科学研究的成果最终将通过船舶工业转化为具体的大型装备和生产力。其研发的海洋工程开发装备等是船舶工业的重要高端产品之一。生产力。其研发的海洋工程开发装备等是船舶工业的重要高端产品之一。（3 3）为国防

7、安全保障作出贡献）为国防安全保障作出贡献研究中的美国海军移动基地研究中的美国海军移动基地(VLFS)捍卫国家主权尊严、海洋权益和资源、维护领土完整。捍卫国家主权尊严、海洋权益和资源、维护领土完整。1 1）南海石油被盗采）南海石油被盗采2 2）海上运输通道：马六甲海峡）海上运输通道：马六甲海峡 3 3）南海海洋权益受到侵犯和挑战）南海海洋权益受到侵犯和挑战4 4）祖国尚未统一）祖国尚未统一“奥德赛奥德赛”号发射平台，由钻井平台改装的发射场，号发射平台，由钻井平台改装的发射场，航行速度航行速度2222公里公里/小时。小时。“奥德赛奥德赛”的顶部甲板长的顶部甲板长131131米米,宽宽6767米米,

8、排水量排水量3 3万吨万吨;进入发射位置后进入发射位置后,浮筒中灌入大量海水浮筒中灌入大量海水,排水量也会达到排水量也会达到4.64.6万吨万吨,可以确保发射时的稳定性。可以确保发射时的稳定性。二、海洋工程的前沿技术问题二、海洋工程的前沿技术问题 海洋油气资源开发、海洋空间利用、船舶与海洋工程制造工程实际提海洋油气资源开发、海洋空间利用、船舶与海洋工程制造工程实际提出了一系列的重大科学技术问题：出了一系列的重大科学技术问题：（1）海洋资源开发装备）海洋资源开发装备 新概念海洋工程结构物研究开发技术新概念海洋工程结构物研究开发技术 新概念海洋平台开发；边际油田开发技术；新型特种海上工作船研制关键

9、技术；天然新概念海洋平台开发；边际油田开发技术；新型特种海上工作船研制关键技术；天然气水合物勘探开发技术；海上风能、波浪能、潮汐能、温差能等新型海洋能源利用技术气水合物勘探开发技术；海上风能、波浪能、潮汐能、温差能等新型海洋能源利用技术与装备；海水、矿产、生物等海洋资源利用技术与装备开发；超大型浮式海洋结构物、与装备；海水、矿产、生物等海洋资源利用技术与装备开发；超大型浮式海洋结构物、超大型储油装置等。超大型储油装置等。图图 半潜式风电基础半潜式风电基础 波浪发电装置波浪发电装置五万吨级渤海友谊号五万吨级渤海友谊号FPSO二、海洋工程的前沿技术问题二、海洋工程的前沿技术问题深海平台关键技术深海

10、平台关键技术 新概念深海平台、半潜式平台、立柱式平台（新概念深海平台、半潜式平台、立柱式平台（SPAR）、张力腿平台）、张力腿平台（TLP）、深海平台定位系统和立管系统、深海平台海上运输与安装关键技）、深海平台定位系统和立管系统、深海平台海上运输与安装关键技术。术。半潜式平台半潜式平台张力腿平台张力腿平台立柱式平台（立柱式平台（SPAR）二、海洋工程的前沿技术问题二、海洋工程的前沿技术问题 浮式生产储卸油系统（浮式生产储卸油系统（FPSO）关键技术）关键技术 新型新型FPSO、单点系泊系统、浅水、单点系泊系统、浅水FPSO系统、新型系统、新型FLNG系统、新型系统、新型FDPSO系统、系统、F

11、PSO/FLNG柔性连接输油系统关键技术。柔性连接输油系统关键技术。深海装备的海上安装技术深海装备的海上安装技术 海上运输或拖航、平台主体安装、平台上部模块安装、深海系泊系统安海上运输或拖航、平台主体安装、平台上部模块安装、深海系泊系统安装、立管系统安装、水下生产系统安装关键技术等。装、立管系统安装、水下生产系统安装关键技术等。Spar湿拖运输湿拖运输TLP与与FPSO联合生产系统联合生产系统二、海洋工程的前沿技术问题二、海洋工程的前沿技术问题（2）海洋管线与立管）海洋管线与立管海洋管线与立管设计技术海洋管线与立管设计技术 海洋管线、立管的设计技术；海洋管线和立管在油气生产输送系统中的关键技术

12、；海洋海洋管线、立管的设计技术；海洋管线和立管在油气生产输送系统中的关键技术；海洋管线和立管在钻探系统中的关键技术等。管线和立管在钻探系统中的关键技术等。海洋管线与立管所受环境载荷海洋管线与立管所受环境载荷 海洋流和波浪对管线和立管的非线性载荷作用；水面结构物与管线和立管的耦合运动效海洋流和波浪对管线和立管的非线性载荷作用；水面结构物与管线和立管的耦合运动效应；海底环境对管线和立管的非线性载荷作用；极端海洋环境条件下管线和立管所受环境应；海底环境对管线和立管的非线性载荷作用；极端海洋环境条件下管线和立管所受环境载荷分析等。载荷分析等。立管系统安装立管系统安装墨西哥湾水下立管布置墨西哥湾水下立管

13、布置照光处为吸油装置照光处为吸油装置采油立管采油立管TLP立管立管(3)(3)系泊系统系泊系统 单点系泊系统单点系泊系统 单点系泊系统与立管布置形式的设计；单点系泊系统的动态运动稳定性问题；转塔单点系泊系统与立管布置形式的设计；单点系泊系统的动态运动稳定性问题；转塔位置对单点系泊系统风标效应的影响；单点系泊系统水平回复特性的研究；单点系泊系位置对单点系泊系统风标效应的影响；单点系泊系统水平回复特性的研究；单点系泊系统水平运动慢漂阻尼的研究；统水平运动慢漂阻尼的研究；深海多点系泊系统深海多点系泊系统 深海系泊系统阻尼、动载荷等动力响应机理；深海锚泊定位与动力定位等不同定位深海系泊系统阻尼、动载荷

14、等动力响应机理；深海锚泊定位与动力定位等不同定位模式间的配合；深海系泊系统形式的选择与布置形式；深海系泊缆组成成分与材料的确模式间的配合；深海系泊系统形式的选择与布置形式；深海系泊缆组成成分与材料的确定；深海内波、极大波等非线性海洋环境载荷对系泊系统动力响应特性的影响等。定；深海内波、极大波等非线性海洋环境载荷对系泊系统动力响应特性的影响等。二、海洋工程的前沿技术问题二、海洋工程的前沿技术问题Spread mooring单点系泊单点系泊深海平台系泊深海平台系泊二、海洋工程的前沿技术问题二、海洋工程的前沿技术问题(4)(4)水下工程与技术水下工程与技术本研究方向主要分为潜水器、深海空间站等。本研

15、究方向主要分为潜水器、深海空间站等。潜水器前沿技术潜水器前沿技术研究新概念潜水器和水下作业方法、潜水器总体和集成技术与方法、水下航行和推进研究新概念潜水器和水下作业方法、潜水器总体和集成技术与方法、水下航行和推进 的流体动力分析和优化、潜水器特种材料和结构、深水远距离动力和信息传输、深水布放的流体动力分析和优化、潜水器特种材料和结构、深水远距离动力和信息传输、深水布放回收技术及其关键过程机理研究、海洋环境潜水器动力学和操纵控制、水下定位、环境感回收技术及其关键过程机理研究、海洋环境潜水器动力学和操纵控制、水下定位、环境感知和人工智能等。知和人工智能等。深海空间站深海空间站研究深海空间站顶层设计

16、与总体优化技术、深海空间站超大潜深结构技术、深海空间研究深海空间站顶层设计与总体优化技术、深海空间站超大潜深结构技术、深海空间站水动力性能优化与综合预报技术、深海空间站潜器搭载与收放技术、深海空间站站载系站水动力性能优化与综合预报技术、深海空间站潜器搭载与收放技术、深海空间站站载系统等。统等。三、海洋工程学科的前沿学术问题三、海洋工程学科的前沿学术问题1 1、极限海洋环境及其与结构物相互作用研究、极限海洋环境及其与结构物相互作用研究 在海洋运输和海洋开发工程中，极限海洋环境把握十分重要。该在海洋运输和海洋开发工程中，极限海洋环境把握十分重要。该方面的研究主要包括：方面的研究主要包括：（1 1）

17、极限海洋环境的数理描述；）极限海洋环境的数理描述；（2 2）极限海洋环境与结构物的作用机理；）极限海洋环境与结构物的作用机理；（3 3）复杂海洋水声环境效应规律。）复杂海洋水声环境效应规律。（1 1）强非线性水波的相互作用和干扰；）强非线性水波的相互作用和干扰；（2）强非线性水波、风、非均匀流与海洋工程结构物的相互作用；）强非线性水波、风、非均匀流与海洋工程结构物的相互作用；（3 3）船舶与海洋浮体非线性响应的机理与预报方法。）船舶与海洋浮体非线性响应的机理与预报方法。理论研究的精细化、工程实际应用的精度要求，使非线性动力研究一理论研究的精细化、工程实际应用的精度要求，使非线性动力研究一直是、

18、未来一段时间也将是船舶与海洋工程研究者的最关心问题之一。该直是、未来一段时间也将是船舶与海洋工程研究者的最关心问题之一。该方面的研究主要包括：方面的研究主要包括：2、非线性水动力学、结构物非线性动力响应机理与数值方法研究、非线性水动力学、结构物非线性动力响应机理与数值方法研究三、海洋工程学科的前沿学术问题三、海洋工程学科的前沿学术问题3 3、基于、基于CFDCFD的数值模拟理论与方法研究的数值模拟理论与方法研究 计算水动力学已成为开展船舶与海洋工程结构物水动力性能研究的重计算水动力学已成为开展船舶与海洋工程结构物水动力性能研究的重要手段，该方面的研究主要包括：要手段，该方面的研究主要包括：（1

19、 1）波）波-流流-结构物相互作用问题的数值模拟；结构物相互作用问题的数值模拟；（2 2）深海水动力学问题的数值模拟；）深海水动力学问题的数值模拟；（3 3）船舶与海洋工程数值水池仿真实验室研究；）船舶与海洋工程数值水池仿真实验室研究；（4 4）全尺度船舶与海洋结构物复杂流动问题的大规模并行数值计算仿）全尺度船舶与海洋结构物复杂流动问题的大规模并行数值计算仿真真 。4 4、海洋结构物强度与可靠性研究、海洋结构物强度与可靠性研究 （1 1）船舶与海洋结构物极限承载能力）船舶与海洋结构物极限承载能力 ；（2 2）海洋结构物全寿命周期分析设计方法；）海洋结构物全寿命周期分析设计方法；（3 3）新型复

20、合材料结构强度与设计）新型复合材料结构强度与设计 ；（4 4）基于可靠性和风险评估技术的结构分析方法）基于可靠性和风险评估技术的结构分析方法.四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向4.1 船舶与海洋工程水动学领域船舶与海洋工程水动学领域 船舶与海洋工程水动力学是研究海洋平台（航行体船舶与海洋工程水动力学是研究海洋平台（航行体/结构物）在复杂海洋环境条件下结构物）在复杂海洋环境条件下的流动现象、预报和控制海洋平台的非线性动态载荷与响应的基础性研究科学，是流的流动现象、预报和控制海洋平台的非线性动态载荷与响应的基础性研究科学，是流体动力学的重要分支领域。体动力学的重要分支领域

21、。4.1.1非线性水动力学非线性水动力学1 1）强非线性水波、风、非均匀流与海洋工程结构物的相互作用。）强非线性水波、风、非均匀流与海洋工程结构物的相互作用。2 2）深水极端非线性海洋环境，以及浅水非线性海洋环境的研究；）深水极端非线性海洋环境，以及浅水非线性海洋环境的研究；3 3）船舶与海洋浮体整体非线性响应的机理与预报方法，包括：三维非线性水弹性与）船舶与海洋浮体整体非线性响应的机理与预报方法，包括：三维非线性水弹性与击振、参数型横摇运动的时域分析、极限运动与倾覆分析、液舱晃荡与船舶运动非线击振、参数型横摇运动的时域分析、极限运动与倾覆分析、液舱晃荡与船舶运动非线性耦合分析、超大型性耦合分

22、析、超大型FPSOFPSO浅水效应以及多浮体水动力性能研究等。浅水效应以及多浮体水动力性能研究等。4 4）船舶局部强非线性流动和响应预报理论，包括艏艉砰击载荷、甲板上浪及其载荷、）船舶局部强非线性流动和响应预报理论，包括艏艉砰击载荷、甲板上浪及其载荷、液舱晃荡载荷、深海平台波浪爬升等。液舱晃荡载荷、深海平台波浪爬升等。5 5）船舶与海洋浮体非线性响应试验技术的研究，包括非线性海洋环境的模拟技术，）船舶与海洋浮体非线性响应试验技术的研究，包括非线性海洋环境的模拟技术，船舶与海洋浮体整体与局部非线性响应的测试技术等。船舶与海洋浮体整体与局部非线性响应的测试技术等。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、

23、海洋工程领域的前沿研究方向4.1.24.1.2计算水动力学（计算水动力学（CFDCFD）1 1）波）波-流流-结构物相互作用问题的数值模拟，包括小尺度问题结构物相互作用问题的数值模拟，包括小尺度问题(如海洋平台立柱，锚链，如海洋平台立柱，锚链，系泊系统系泊系统)和大尺度问题和大尺度问题(如人工岛，海上机场，储油罐如人工岛，海上机场，储油罐)的波流场数值模拟和水动力特性的波流场数值模拟和水动力特性的计算。的计算。2 2）深海水动力学问题的数值模拟，包括分层流和内波，复杂潜流，深海管线内流和外）深海水动力学问题的数值模拟，包括分层流和内波，复杂潜流，深海管线内流和外流耦合，立管多模态涡激振动，海洋

24、结构物大变形流固耦合的水弹性问题，深海锚链系统流耦合，立管多模态涡激振动，海洋结构物大变形流固耦合的水弹性问题，深海锚链系统的数值分析和水动力性能计算。的数值分析和水动力性能计算。3 3）船舶与海洋工程数值水池仿真实验室研究，包括数值造波，数值造流，船舶和海洋）船舶与海洋工程数值水池仿真实验室研究，包括数值造波，数值造流，船舶和海洋结构物在复杂波流和各种限制环境下的全流场数值仿真和动态演示方法和技术。结构物在复杂波流和各种限制环境下的全流场数值仿真和动态演示方法和技术。4 4）全尺度船舶与海洋结构物复杂流动问题的大规模并行数值计算仿真，主要是针对实）全尺度船舶与海洋结构物复杂流动问题的大规模并

25、行数值计算仿真，主要是针对实船、船船、船-桨桨-附体、超大型海上浮体和平台的流场数值模拟和水动力性能预报。附体、超大型海上浮体和平台的流场数值模拟和水动力性能预报。5 5）船舶与海洋结构物优异水动力性能的数值技术开发研究，即通过数值模拟实行船舶）船舶与海洋结构物优异水动力性能的数值技术开发研究，即通过数值模拟实行船舶减阻，船型优化，新船型开发，海洋平台优化设计，新概念船舶和海洋结构物开发的方法减阻，船型优化，新船型开发，海洋平台优化设计，新概念船舶和海洋结构物开发的方法和技术。和技术。6 6）船舶与海洋工程水动力学问题数值计算的非确定性分析，包括对数学模型、湍流模）船舶与海洋工程水动力学问题数

26、值计算的非确定性分析，包括对数学模型、湍流模式、方程离散、数值方法、编程过程、编译系统等误差源的非确定性分析。式、方程离散、数值方法、编程过程、编译系统等误差源的非确定性分析。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向4.1.34.1.3海洋工程结构物水动力性能海洋工程结构物水动力性能 深海平台水动力性能深海平台水动力性能研究半潜式平台水动力性能；立柱式平台（研究半潜式平台水动力性能；立柱式平台（SPARSPAR）水动力性能；张力腿平台（）水动力性能；张力腿平台（TLPTLP）水动力性能；新概念深海平台水动力性能；深海平台与定位系统的耦合水动力分析；水动力性能；新概念深海平台

27、水动力性能；深海平台与定位系统的耦合水动力分析；深海平台海上运输与安装过程水动力分析；深海平台极限环境载荷、低频响应、高频深海平台海上运输与安装过程水动力分析；深海平台极限环境载荷、低频响应、高频振动、波浪爬升与砰击、涡激运动及控制等特殊水动力性能；内波与深海平台系统的振动、波浪爬升与砰击、涡激运动及控制等特殊水动力性能；内波与深海平台系统的水动力作用等。水动力作用等。浮式生产储卸油系统（浮式生产储卸油系统（FPSO）水动力性能）水动力性能研究研究FPSO与单点系泊系统的耦合水动力分析；与单点系泊系统的耦合水动力分析；FPSO甲板上浪与砰击等特殊水动力性甲板上浪与砰击等特殊水动力性能；浅水能；

28、浅水FPSO系统水动力性能；单点系泊系统水动力性能；单点系泊FPSO水平面运动与稳定性分析等。水平面运动与稳定性分析等。深水海洋工程水动力模型实验方法深水海洋工程水动力模型实验方法 研究特殊海洋动力环境模拟方法；深海平台混合模型实验方法；深水系泊系统、立研究特殊海洋动力环境模拟方法；深海平台混合模型实验方法；深水系泊系统、立管系统的等效模拟方法；波浪爬升等模型实验方法；动力定位系统模型实验方法；海管系统的等效模拟方法；波浪爬升等模型实验方法；动力定位系统模型实验方法；海洋工程结构物水动力性能的海上实测技术洋工程结构物水动力性能的海上实测技术；深海平台极限环境载荷、低频响应、高频；深海平台极限环

29、境载荷、低频响应、高频振动与砰击、涡激运动及控制等特殊水动力性能；内波与深海平台系统的水动力作用振动与砰击、涡激运动及控制等特殊水动力性能；内波与深海平台系统的水动力作用等。等。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向4.1.4 流固耦合流固耦合单体弹性浮式结构物的动力响应研究单体弹性浮式结构物的动力响应研究 研究单体浮式结构物水弹性响应的时域分析理论；碰击作用下的弹性浮式结构物水研究单体浮式结构物水弹性响应的时域分析理论；碰击作用下的弹性浮式结构物水弹性响应分析技术；甲板上浪作用下的弹性浮式结构物水弹性响应分析技术；考虑二弹性响应分析技术；甲板上浪作用下的弹性浮式结构物水

30、弹性响应分析技术；考虑二阶波浪力作用下的弹性浮式结构物水弹性响应分析技术等。阶波浪力作用下的弹性浮式结构物水弹性响应分析技术等。多体弹性浮式结构物的动力响应研究多体弹性浮式结构物的动力响应研究 研究多体浮式结构物水弹性响应的频域分析理论研究；多体浮式结构物水弹性响应研究多体浮式结构物水弹性响应的频域分析理论研究；多体浮式结构物水弹性响应的时域分析理论研究；考虑波浪二阶力贡献的多体浮式结构物水弹性响应分析技术。的时域分析理论研究；考虑波浪二阶力贡献的多体浮式结构物水弹性响应分析技术。基于基于CFD和结构动力学的海洋结构物水弹性响应分析理论研究和结构动力学的海洋结构物水弹性响应分析理论研究 4.1

31、.54.1.5实验水动力学实验水动力学复杂、灾害性深海环境模拟理论与方法复杂、灾害性深海环境模拟理论与方法 研究内容包括：奇异波与碎波等模拟理论与方法；任意主方向短峰波、双峰谱短峰研究内容包括：奇异波与碎波等模拟理论与方法；任意主方向短峰波、双峰谱短峰波、奇异波叠加短峰波等不规则波模拟理论与方法；分层流、内波波、奇异波叠加短峰波等不规则波模拟理论与方法；分层流、内波模拟理论模拟理论与方法；与方法；均匀稳定深水流、均匀稳定深水流、剪切深水流剪切深水流、高速表层流等模拟理论与方法；非定常风场模拟理论、高速表层流等模拟理论与方法；非定常风场模拟理论与方法。与方法。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海

32、洋工程领域的前沿研究方向船舶与海洋工程模型试验理论与技术船舶与海洋工程模型试验理论与技术 研究船舶与海洋工程模型试验尺度效应与相似律；深海平台、深水系泊系统、立管研究船舶与海洋工程模型试验尺度效应与相似律；深海平台、深水系泊系统、立管系统的水深截断模拟理论与技术；平台涡激运动及深海柔性构件涡激振动实验技术；系统的水深截断模拟理论与技术；平台涡激运动及深海柔性构件涡激振动实验技术；甲板上浪、波浪爬升、砰击、晃荡等非线性力学模型试验技术；水下运载器操纵与控甲板上浪、波浪爬升、砰击、晃荡等非线性力学模型试验技术；水下运载器操纵与控制模型试验技术；深海立管结构疲劳试验技术等。制模型试验技术；深海立管结

33、构疲劳试验技术等。大型海上装备现场测试大型海上装备现场测试 研究海上风、浪、流环境现场测量与分析方法；海上装备运动性能现场测量方法；研究海上风、浪、流环境现场测量与分析方法；海上装备运动性能现场测量方法；系泊系统和立管系统运动与载荷现场测量方法；现场测试数据的长期自动同步采集、系泊系统和立管系统运动与载荷现场测量方法；现场测试数据的长期自动同步采集、传输与处理；现场监测及远距离遥控监测系统等。传输与处理；现场监测及远距离遥控监测系统等。4.2 海洋结构物强度与可靠性海洋结构物强度与可靠性4.2.1 4.2.1 海洋结构物整体与极限强度局部强度海洋结构物整体与极限强度局部强度船舶与海洋结构物总强

34、度分析方法船舶与海洋结构物总强度分析方法 研究全结构有限元分析模型的建立以及简化力学分析模型的建立；海洋工程结构在研究全结构有限元分析模型的建立以及简化力学分析模型的建立；海洋工程结构在爆炸载荷下的安全性评估；有限元建模不确定性研究；基于可靠性理论的结构总强度爆炸载荷下的安全性评估；有限元建模不确定性研究；基于可靠性理论的结构总强度安全性评估技术；基于总强度和局部强度协调一致的结构优化设计技术等。安全性评估技术；基于总强度和局部强度协调一致的结构优化设计技术等。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向船舶与海洋结构物极限承载能力研究船舶与海洋结构物极限承载能力研究 研究结构

35、极限状态下逐步倒塌的非线性仿真技术；结构总体屈曲和局部屈曲的相互研究结构极限状态下逐步倒塌的非线性仿真技术；结构总体屈曲和局部屈曲的相互作用分析；焊接残余应力对极限强度影响；制造加工变形的随机特性对极限强度的影作用分析；焊接残余应力对极限强度影响；制造加工变形的随机特性对极限强度的影响；腐蚀对极限强度的影响；含裂纹结构的极限强度分析；局部损伤结构（比如凹陷）响；腐蚀对极限强度的影响；含裂纹结构的极限强度分析；局部损伤结构（比如凹陷）对极限强度影响的分析技术。对极限强度影响的分析技术。海洋结构物局部强度的应力分析设计方法研究海洋结构物局部强度的应力分析设计方法研究 研究海洋结构物局部应力三维有限

36、元分析标准化；海洋结构物的局部强度应力分类研究海洋结构物局部应力三维有限元分析标准化；海洋结构物的局部强度应力分类设计理论；海洋结构物在极端环境条件下局部强度控制准则等。设计理论；海洋结构物在极端环境条件下局部强度控制准则等。4.2.2 海洋结构物局部强度与疲劳寿命海洋结构物局部强度与疲劳寿命海洋结构物疲劳分析海洋结构物疲劳分析 研究高强度钢等海洋工程结构材料在海洋环境条件下的疲劳性能研究研究高强度钢等海洋工程结构材料在海洋环境条件下的疲劳性能研究;非线性疲劳损非线性疲劳损伤模型研究伤模型研究;随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命预报方法；随机载荷谱及疲劳载荷谱随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命预报

37、方法；随机载荷谱及疲劳载荷谱标准化研究；深海柔性立管疲劳特性的预报与实验研究；缆索结构在复杂海洋环境载标准化研究；深海柔性立管疲劳特性的预报与实验研究；缆索结构在复杂海洋环境载荷作用下的疲劳特性预报及实验研究等。荷作用下的疲劳特性预报及实验研究等。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向海洋结构物全寿命周期分析设计方法海洋结构物全寿命周期分析设计方法 研究海洋工程材料的腐蚀模型研究；海洋结构物的腐蚀疲劳模型研究；基于腐蚀、研究海洋工程材料的腐蚀模型研究；海洋结构物的腐蚀疲劳模型研究；基于腐蚀、疲劳损伤演化的全寿命周期海洋结构物设计方法研究等。疲劳损伤演化的全寿命周期海洋结构

38、物设计方法研究等。4.2.3 海洋结构物非线性动力响应海洋结构物非线性动力响应海洋结构物极端响应海洋结构物极端响应 研究深水极端非线性海洋环境载荷，海洋结构物整体非线性响应破坏机理与预报方研究深水极端非线性海洋环境载荷，海洋结构物整体非线性响应破坏机理与预报方法。法。海洋结构物耦合动力响应海洋结构物耦合动力响应 研究海洋结构物与强非线性波浪相互作用机理、海洋结构物与系泊系统和立管系统研究海洋结构物与强非线性波浪相互作用机理、海洋结构物与系泊系统和立管系统的非线性流固耦合分析方法。的非线性流固耦合分析方法。海洋结构物局部非线性动力响应海洋结构物局部非线性动力响应 研究海洋结构物局部强非线性振动和

39、响应预报理论，包括艏艉砰击载荷、甲板上浪研究海洋结构物局部强非线性振动和响应预报理论，包括艏艉砰击载荷、甲板上浪及其载荷、波浪爬升等。及其载荷、波浪爬升等。海洋结构物非线性屈曲海洋结构物非线性屈曲 研究超大潜深结构与海底管道的非线性屈曲特性。研究超大潜深结构与海底管道的非线性屈曲特性。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向4.2.4 基于可靠性和风险评估技术的结构分析方法基于可靠性和风险评估技术的结构分析方法船舶与海洋结构物全寿命周期安全性评估船舶与海洋结构物全寿命周期安全性评估 研究船舶与海洋结构物自诊断与安全性评价；全生命周期下的船舶与海洋结构物的研究船舶与海洋结构物

40、自诊断与安全性评价；全生命周期下的船舶与海洋结构物的设计与建造理论；船舶与海洋结构物全寿命风险评估与决策；海洋结构物正常使用工设计与建造理论；船舶与海洋结构物全寿命风险评估与决策；海洋结构物正常使用工况条件下的危险区域的识别；海洋结构物在极端环境条件下风险控制技术等。况条件下的危险区域的识别；海洋结构物在极端环境条件下风险控制技术等。事故损伤评估事故损伤评估 研究碰撞、触礁、燃烧等过程对船舶与海洋结构物的损伤机理；近船体爆炸冲击波研究碰撞、触礁、燃烧等过程对船舶与海洋结构物的损伤机理；近船体爆炸冲击波的传播特性及其与船体表面的相互作用机理；水下爆炸气泡对船体结构毁伤机理及剩的传播特性及其与船体

41、表面的相互作用机理；水下爆炸气泡对船体结构毁伤机理及剩余生命力；船舶与海洋结构物结构疲劳断裂、极限强度、防腐疲劳损伤感知、监测；余生命力；船舶与海洋结构物结构疲劳断裂、极限强度、防腐疲劳损伤感知、监测；重大事故发生后船舶与海洋结构物的环境载荷和剩余极限强度分析；重大事故情况下重大事故发生后船舶与海洋结构物的环境载荷和剩余极限强度分析；重大事故情况下的修复费用效益评估等。的修复费用效益评估等。风险评估的理论研究风险评估的理论研究 研究海洋结构物重大灾难性事故统计及发生的概率分析；海洋结构物风险概率与损研究海洋结构物重大灾难性事故统计及发生的概率分析；海洋结构物风险概率与损失模型；海洋结构物风险决

42、策模型；海洋结构物工程保险精算研究；船舶与海洋结构失模型；海洋结构物风险决策模型；海洋结构物工程保险精算研究；船舶与海洋结构物灾害性事故中人因失效模式及影响分析；基于风险的海洋结构物的损伤检测、诊断、物灾害性事故中人因失效模式及影响分析；基于风险的海洋结构物的损伤检测、诊断、险情预报、维修和报废决策等。险情预报、维修和报废决策等。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向4.2.6 结构物海底基础强度与可靠性结构物海底基础强度与可靠性深海结构物海底基础强度特性深海结构物海底基础强度特性 研究深海结构物海底基础强度与极限承载特性；深海结构物海底基础与周围地层介研究深海结构物海底

43、基础强度与极限承载特性；深海结构物海底基础与周围地层介质相互作用的破坏模式与承载能力；考虑海底地下水渗流影响的深海结构物海底基础质相互作用的破坏模式与承载能力；考虑海底地下水渗流影响的深海结构物海底基础强度的计算理论与数值方法；深海结构物海底吸力式桶形基础沉贯过程中的关键技术；强度的计算理论与数值方法；深海结构物海底吸力式桶形基础沉贯过程中的关键技术；深海结构物海底基础强度与变形的现场量测技术等。深海结构物海底基础强度与变形的现场量测技术等。极端灾害环境下深海结构物海底基础动力特性极端灾害环境下深海结构物海底基础动力特性 研究极端环境荷载作用下深海结构物海底基础动力响应与安全性评估；海洋结构物

44、研究极端环境荷载作用下深海结构物海底基础动力响应与安全性评估；海洋结构物海底基础与海底冲刷的耦合动力分析；深海结构物海底基础与周围地层介质相互作用海底基础与海底冲刷的耦合动力分析；深海结构物海底基础与周围地层介质相互作用的模型试验技术；地震等极端灾害环境作用下海底地基砂土液化及对结构物基础强度的模型试验技术；地震等极端灾害环境作用下海底地基砂土液化及对结构物基础强度的影响。的影响。深海结构物海底基础可靠性深海结构物海底基础可靠性 研究海底结构物自诊断技术与可靠性评价；全生命周期下海洋结构物海底基础的设研究海底结构物自诊断技术与可靠性评价；全生命周期下海洋结构物海底基础的设计与建造理论；结构物海

45、底基础全寿命风险评估与决策；海洋结构物海底基础与地基计与建造理论；结构物海底基础全寿命风险评估与决策；海洋结构物海底基础与地基在极端环境条件下风险控制技术。在极端环境条件下风险控制技术。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向深海空间站深海空间站 研究深海空间站顶层设计与总体优化技术；深海空间站超大潜深结构技术研究；深研究深海空间站顶层设计与总体优化技术；深海空间站超大潜深结构技术研究；深海空间站水动力性能优化与综合预报技术；深海空间站潜器搭载与收放技术；深海空海空间站水动力性能优化与综合预报技术；深海空间站潜器搭载与收放技术；深海空间站站载系统研究等。间站站载系统研究等。

46、4.34.3深海潜器深海潜器潜水器总体和集成技术潜水器总体和集成技术 研究潜水器的总体设计和集成技术；复杂线型水下航行体的水动力性能预报和优化研究潜水器的总体设计和集成技术；复杂线型水下航行体的水动力性能预报和优化技术；大深度载人潜水器无动力下潜技术；大深度载人潜水器无动力下潜/上浮技术；载人潜水器系统的安全可靠性技术；上浮技术；载人潜水器系统的安全可靠性技术；大深度载人钛合金球壳的设计及制造技术；低密度耐高压的浮力材料及其加工技术；大深度载人钛合金球壳的设计及制造技术；低密度耐高压的浮力材料及其加工技术；高能量密度的深海动力技术；针对作业目标的稳定悬停定位技术；高能量密度的深海动力技术；针对

47、作业目标的稳定悬停定位技术；美国深海空间站概念图美国深海空间站概念图长长8m,下潜深度下潜深度7000米，航速米，航速2.5-3节。节。2010年年7月月18日海试成功。日海试成功。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向4.4海洋资源开发利用海洋资源开发利用4.4.1海洋能源开发海洋能源开发 海上风力发电海上风力发电 研究新型海上风电机组支撑结构载荷及强度分析方法；海上风电设备安装施工技术研究新型海上风电机组支撑结构载荷及强度分析方法；海上风电设备安装施工技术与装备；海上风电机组支撑结构的设计荷载条件、最优结构形式与设计标准；海上风与装备；海上风电机组支撑结构的设计荷载条

48、件、最优结构形式与设计标准；海上风电机组荷载与环境荷载的组合方法；海上风电机组浮式基础的结构形式、分析模型及电机组荷载与环境荷载的组合方法；海上风电机组浮式基础的结构形式、分析模型及计算方法；研究海上风电机组减灾防灾以及运行安全技术；海上风电机组全寿命安全计算方法；研究海上风电机组减灾防灾以及运行安全技术；海上风电机组全寿命安全评估理论与方法。评估理论与方法。海上风力发电海上风力发电 研究新型海上风电机组支撑结构载荷及强度分析方法；海上风电设备安装施工技术研究新型海上风电机组支撑结构载荷及强度分析方法；海上风电设备安装施工技术与装备；海上风电机组支撑结构的设计荷载条件、最优结构形式与设计标准；

49、海上风与装备；海上风电机组支撑结构的设计荷载条件、最优结构形式与设计标准；海上风电机组荷载与环境荷载的组合方法；海上风电机组浮式基础的结构形式、分析模型及电机组荷载与环境荷载的组合方法；海上风电机组浮式基础的结构形式、分析模型及计算方法；研究海上风电机组减灾防灾以及运行安全技术；海上风电机组全寿命安全计算方法；研究海上风电机组减灾防灾以及运行安全技术；海上风电机组全寿命安全评估理论与方法。评估理论与方法。四、海洋工程领域的前沿研究方向四、海洋工程领域的前沿研究方向潮流发电潮流发电研究新型高效、适合较低流速的潮流能获能装置；潮流水轮机设计理论、制造及优研究新型高效、适合较低流速的潮流能获能装置；

50、潮流水轮机设计理论、制造及优化运行控制技术；潮流能水轮机支撑载体与固定系统；水轮机流化运行控制技术；潮流能水轮机支撑载体与固定系统；水轮机流-固耦合的动力学分析固耦合的动力学分析和性能预测的数值模拟方法研究；潮流发电获能装置中涉及的柔性体与流体耦合中的和性能预测的数值模拟方法研究；潮流发电获能装置中涉及的柔性体与流体耦合中的变形与获能机理研究；海洋环境下的潮流发电装置载荷计算、动态特性、减灾防灾以变形与获能机理研究；海洋环境下的潮流发电装置载荷计算、动态特性、减灾防灾以及运行安全技术研究。及运行安全技术研究。波浪能波浪能 研究大中型岸式振荡水柱波能发电装置的研究、设计及优化运行技术；离岸式波能