基于实验与仿真的三维水下气体泄漏预测与安全评估研究

水下气体羽流特性是海底气体泄漏风险评估的重要基础。为准确预测水下气体羽流行为,基于计算流体动力学(CFD)方法,建立1种考虑气体卷吸湍流特性的三维水下气体羽流数值预测模型;采用欧拉-欧拉流体体积模型捕捉气液作用界面,以大涡模拟(LES)方式预测羽流上浮及卷吸过程中的湍流特性,从而实现对水下气体羽流行为的预测;搭建小尺度实验平台,对比仿真与实验条件下的气体羽流形态,验证数值模型的可行性及预测精度;应用建立的数值模型对工程条件下的水下气体泄漏事故进行预测和评估,以某浅层气井喷事故为例,评估水下气体羽流上浮时间、海面影响范围和涌流高度。结果表明:基于欧拉多相流与大涡模拟的数值模型对水下气体羽流预测结果与实验具有较好的吻合度,该模型能够较好捕捉羽流的湍流特性,可为水下气体泄漏羽流行为评估提供参考。     

探索“水世界”

<正>日前,谷歌人工智能Alpha Go与韩国棋手李世石之间的人机大战,最终总比分定格在4:1,Alpha Go取胜。这再一次引起智能机器人与人类智慧的大讨论,当前机器人研究领域成果迭出,水下机器人(ROV)也在这一浪潮中得以迅速发展。水下世界奇妙万分,资源丰富,但潜水员下潜深度、时间都极其有限,且作业危险性高,所以水下机器人应运而生,替人类发掘更广阔海洋的同时保障了作业人员的生命健康安全。     

中华人民共和国水上水下活动通航安全管理规定

第一条 为了维护水上交通秩序,保障船舶航行、停泊和作业安全,保护水域环境,依据《中华人民共和国海上交通安全法》、《中华人民共和国内河交通安全管理条例》等法律法规,制定本规定。     

基于注意力机制及Ghost-YOLOv5的水下垃圾目标检测

水下垃圾的目标检测技术对水下机器人实现垃圾自动清除有着重要意义。然而,复杂的水下环境和水底光线不足,易导致检测精度受限、计算量大等问题。针对这些问题,提出了一种基于YOLOv5的水下垃圾目标检测的改进算法。在该方法中,在预处理部分引入Gamma变换提高水下图像的灰度和对比度,便于模型检测。同时,在YOLOv5检测部分嵌入CBAM注意力机制,以突出目标特征并抑制次要信息,从而提高算法精度。此外,将颈部层中的普通卷积模块替换为Ghost卷积模块,减少计算量,加快检测速度。采用真实环境下的水下垃圾数据集进行模型验证,与当前热门的目标检测算法进行对比,该方法在分辨率为640×640的图像上的最高检测精度为93.7%,且计算时间仅为6.7 ms,满足实时性的要求。该研究成果对水下垃圾的目标检测具有良好的借鉴意义。     

水下开采覆岩破坏及导水特征研究

采用离散元程序对天祝煤矿多工作面水下开采后覆岩应力变化、地层移动破坏、导水裂隙带发育和演化随开采过程的规律进行研究,揭示了不同时期地表水系与地下开采间的相互影响。指出3229工作面开采时金沙河水沿裂隙道水带汇集与采区上方围岩,虽不会直接威胁采区生产安全,但随着采掘区向金沙河底靠近,潜在突水危险逐渐加剧,特别是对33201工作面的开采构成直接威胁,必须提前对金沙河水采取必要防渗措施以防止突水事故的发生。     

基于AHP-TOPSIS综合模型的水下采油树泄漏风险评估

在层次分析法(AHP)和逼近理想解的排序法(TOPSIS)基本理论的基础上,建立AHP-TOPSIS综合评判指标体系,对水下采油树的两种不同的泄漏方式进行风险评估。结果表明：外泄漏方式比内泄漏方式风险值更高,验证了AHP-TOPSIS综合评判指标体系对于泄漏风险评估的可行性和有效性。     

ROV和潜水员联合辅助处理深水沉船溢油事故的方法研究

以深水沉船溢油事故的处置为背景,着重介绍现有的处置作业技术和流程,并分析水下溢油事故处置作业的关键技术及难点,提出了一种水下机器人和潜水员联合处理沉船存油的方法。     

长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径

南汇咀近岸水域位于长江口和杭州湾的交汇带 ,其动力条件、泥沙运移、沉积过程和地貌演变复杂。根据长江口南汇咀近岸水域的水文泥沙观测和沉积地貌等资料 ,通过综合分析研究 ,探讨了长江口入海水沙在南汇咀近岸水域与杭州湾的交换和泥沙输移途径。研究结果表明 ,沿南汇水下沙咀存在一个泥沙通道 ,长江口水沙在多种动力因子的驱动下经过该通道直接进入杭州湾 ,参与杭州湾水沙的周期变化。通过进一步研究还发现 ,长江口泥沙以异重流的方式向杭州湾输移     

亮蓝与日落黄染料的水中电晕放电脱色比较

利用一种能够产生大体积水下脉冲电晕放电的同轴棒-筒电极结构对亮蓝及日落黄染料溶液进行脱色降解,从耗时及耗能角度对脱色效果进行对比。实验发现溶液电导率增加对两种染料脱色速率影响都不大,但能耗增加,相同电导率下日落黄脱色速率大于亮蓝,而能耗低于亮蓝。pH值升高时两种染料脱色速率都减慢且能耗增加,酸性条件下日落黄脱色速率大于亮蓝、能耗低于亮蓝。     

水下导弹发射装置结构材料应用研究

介绍了英国朴次茅斯大学对水下导弹发射装置的外形设计与材料应用研究。通过对材料的具体分析,结果表明,该水下发射装置较之目前正在采用的常规水面导弹发射装置更不易为敌方所侦测,即使通过声纳装置也难以侦测到。