波浪作用下海床失稳引起海上风机桩基础破坏的机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51209083
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张继生
  • 依托单位：
    河海大学
  • 学科分类：
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Offshore wind energy is one of important ocean resources and renewable energies, and its energy extraction has played an important role in national development. Pile foundation is widely adopted in the construction of offshore wind farm system, and its unexpected fault/damage may cause serious accident or tragedy. In marine environment, wave-induced seabed instability is one of the key factors leading to the failure of pile foundation. To understand the failure mechanics of offshore pile foundation, it is essential to study the wave-seabed-pile interaction and its induced seabed instability. This project aims to investigate the impact of porous seabed on wave propagation and the wave-induced seabed response around pile foundation by theoretical analysis, laboratory experiment and numerical simulation. The Navier-Stokes equations, Biot's porous medium theory and poro-elastoplastic model are applied to study the failure mechanics of pile foundation due to wave-induced seabed instability, and the system for estimating the stability and functionality of offshore pile foundation will be improved. The research results will provide guidelines and technical supports in the design, management and maintain of offshore pile foundation, significantly protecting the pile foundation from damage/failure caused by wave-induced seabed instability.
近海风能作为一种重要的海洋资源和可再生能源，其开发和利用已成为国家可持续发展战略的重要组成部分。近海风能场修建于海床多孔介质，建设中通常采用桩基础支撑，桩基础的设计不当或维护不周可能直接导致灾难性事故。在海洋环境中，波浪作用下海床土体失稳是桩基础破坏的主要原因之一，研究波浪－海床－桩基础的相互作用及海床失稳对桩基础的影响机理是揭示桩基础破坏现象的关键。本项目采用理论分析、模型试验和数值计算相结合的研究方法，基于Navier-Stokes水动力方程、Biot多孔介质理论和土体弹塑性本构模型，预测海床多孔介质对波浪传播演变的影响以及波浪作用下桩基础附近的海床动力响应，阐明海床失稳对桩基础破坏的影响机理。本项目的研究成果可为我国海上风电场的桩基础设计、管理和维护提供可靠科学依据和有效预测工具，对有效防治海床失稳和桩基础破坏具有重大的理论和工程应用价值。

结项摘要

近海风能作为一种重要的海洋资源和可再生能源，其开发和利用已成为国家可持续发展战略的重要组成部分。近海风能场修建于海床多孔介质，建设中通常采用桩基础支撑，桩基础的设计不当或维护不周可能直接导致灾难性事故。在海洋环境中，波浪作用下海床土体失稳是桩基础破坏的主要原因之一，研究波浪-海床-桩基础的相互作用及海床失稳对桩基础的影响机理是揭示桩基础破坏现象的关键。本项目采用理论分析、模型试验和数值计算相结合的研究方法，基于Navier-Stokes水动力方程和Biot多孔介质理论，预测海床多孔介质对波浪传播演变的影响以及波浪作用下桩基础附近的海床动力响应，探讨了波浪与粉砂质海床土体相互作用机理、波流共同作用及其海床土体响应特性、波浪-海床-桩基础相互作用及海床失稳机理等。研究成果已发表SCI检索论文5篇，获得海洋工程科学技术奖二等奖1项。本项目的研究成果可为我国海上风电场的桩基础设计、管理和维护提供可靠科学依据和有效预测工具，对有效防治海床失稳和桩基础破坏具有重大的理论和工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Numerical study on the interaction between waves and twin pipelines in sandy seabed
沙质海底波浪与双管相互作用的数值研究
  • DOI：
    10.2112/si65-073.1
  • 发表时间：
    2016-01
  • 期刊：
    Journal of Coastal Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zheng, Jinhai;Zhang, Chi;Jeng, Dong-Sheng;Guo, Yakun
  • 通讯作者：
    Guo, Yakun
Numerical Modeling of Seabed Response to Combined Wave-Current Loading
海底对波流组合载荷响应的数值模拟
  • DOI：
    10.1115/1.4023203
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    JOURNAL OF OFFSHORE MECHANICS AND ARCTIC ENGINEERING-TRANSACTIONS OF THE ASME
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Zhang, Ji-Sheng;Zhang Yu;Zhang, Chi;Jeng, Dong-Sheng
  • 通讯作者：
    Jeng, Dong-Sheng
Numerical simulation of solitary-wave propagation over a steady current
稳定电流下孤波传播的数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journa of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhang Jisheng;Zheng Jinhai;Jeng Dong-Sheng;Guo Yakun
  • 通讯作者：
    Guo Yakun

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其他文献

结合防波堤的振荡摇摆 式波浪能装置试验研究
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  • 通讯作者：
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    董国海
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    南京医科大学学报(自然科学版)
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    --
  • 作者：
    尤莹;卜寿山;庄海;陈飞扬;张继生
  • 通讯作者：
    张继生

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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