超大型浮動機場穩定性及非線性動力回響特性研究

《超大型浮動機場穩定性及非線性動力回響特性研究》是依託湖南大學，由徐道臨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超大型浮動機場穩定性及非線性動力回響特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐道臨
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

海上浮動機場是立足國家海洋權益維護和深海資源開發的戰略需求，具有先導性的重大高端海洋工程裝備。它具有結構大尺度、多模組組合、剛柔連線、流固耦合等特點，是一個典型鏈式拓撲結構的非線性振子網路系統。本項目從非線性網路動力學這一新視角，構建超大型海上浮動機場的網路結構動力學模型。基於振幅死亡機理研究海上浮動機場的動力學穩定性，分析耦合強度、耦合函式、波浪參數、非均勻波浪環境、系泊系統力學特性對系統穩定性臨界條件的影響。研究在複雜波浪環境中海上浮動機場的回響階躍現象、網路協同動力學效應、模組間能量傳遞規律及複雜非線性動力回響特性，為超大型海上浮動機場的安全性設計提供新的理論依據。在此研究基礎上建立起來的非線性網路結構動力學方法可以套用於各類深遠海大型浮式平台的非線性動力回響預報，具有十分廣泛的套用前景。

結題摘要

項目聚焦超大型海上浮動機場的動力學預報及其相關的基礎科學與工程技術問題。該項目首次將網路科學方法拓展到海洋工程領域，開創性地提出了網路結構動力學方法，研究了海上浮動機場的非線性動力回響特性。圍繞項目關鍵技術難點，開發了浮動機場模組化網路建模方法；並開展試驗對比研究，驗證了新方法的可信性和可靠性；提出多款新型連線器設計，並開展了不同連線器連線的浮動機場非線性動力學特性研究，揭示了系統的回響階躍、協同效應、鎖相、同步化、拍振、環面型振盪、多穩態振盪等複雜動力學現象；揭示了非自治耦合系統的振幅死亡機理，並推導了其臨界數學條件；提出了基於振幅死亡機理的海上浮動機場動力學穩定性設計新概念；研究了離散-連續耦合系統的網路動力學建模方法，並套用於超大型嵌入式波能吸收農場；為改善超大型海上浮動機場的穩定性，開發了基於振幅死亡機理的半主動控制方法、基於Backstepping 的非線性控制方法、最優控制方法以及隨機控制策略等。在此研究基礎上建立起來的非線性網路結構動力學方法不僅限于海洋工程領域，還可以拓展到其他具有多振子網路結構特徵的工程技術領域。