中国海洋大学三亚海洋研究院;中国海洋大学郭兴森获国家专利权
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龙图腾网获悉中国海洋大学三亚海洋研究院;中国海洋大学申请的专利一种基于游隼流体动力学仿生特征的海底结构设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120524874B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511028206.X,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种基于游隼流体动力学仿生特征的海底结构设计方法是由郭兴森;魏书洲;刘晓磊;谢波涛;梁东方;张橙设计研发完成,并于2025-07-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于游隼流体动力学仿生特征的海底结构设计方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于游隼流体动力学仿生特征的海底结构设计方法,海底结构保留传统海底管线内部结构,将传统的海底管线结构最外部混凝土配重层5的圆型型式改变为模仿游隼身体形态的流线型型式,流线型型式具体为外部轮廓线条流畅、表面布满蜂窝状的孔洞,没有大的起伏和尖锐的棱角,能够有效地减小流体产生的阻力,海底结构沿径向由内至外依次包括钢管1、防腐绝缘层2、保温层3、套管4、混凝土防护层5和蜂窝孔洞结构6。通过本发明的技术方案,该方法优化了海底结构的流体动力学性能,显著降低了水动力冲击荷载对结构的影响,对海底滑坡、底流冲刷及沙波迁移等环境荷载均展现出综合防护效能。具有广泛的应用前景,适用于多种海洋工程结构。
本发明授权一种基于游隼流体动力学仿生特征的海底结构设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于仿生游隼流体动力学特征的海底结构设计方法,其特征在于,具体包括以下步骤: 步骤S1、结构形状优化:根据游隼的身体形态,设计海底结构的外形为流线型,具体为: 海底结构的前端设计为圆滑的弧线,类似于游隼的头部;海底结构的主体部分设计为逐渐收窄的流线型,类似于游隼的身体,海底结构的主体部分利用游隼飞行时上下表面气压差原理,通过上部平缓弧面降低高速水流冲击能量,同时利用下部强化曲率引导水流快速通过,形成纵向压力梯度; 海底结构的流线型外形由上下两部分构成:上半部分由两个尺寸不同的四分之一椭圆组合而成,数学表达式分别如下: (1) (2) 下半部分为一个半椭圆形,数学表达式如下: (3) 其中,y1采用的纵轴与y2,y3采用的纵轴相距400mm,即O1O2=400mm,单位为mm;x为海底结构外轮廓法向坐标,单位为mm;a1、a2、a3与b1、b2、b3为海底结构外轮廓采用的椭圆长半轴与短半轴,单位为mm; 海底结构截面几何中心计算表达式如下: (4) (5) 其中,为几何中心横坐标,为几何中心纵坐标,单位为mm,、是几何内部第i个点的坐标,单位为mm; 步骤S2、表面特征优化:模仿游隼羽毛的微观结构,在海底结构表面设计微小的凹凸纹理或沟槽,具体为: 海底结构的主体部分表面布满蜂窝孔洞结构,蜂窝孔洞结构为圆形凹孔,海底结构内置2条钢管(1)直径分别为700mm与600mm,每个蜂窝孔洞结构的直径为100mm、下凹深度为20mm; 步骤S3、材料选择: 钢管(1)的外侧紧密套装防腐绝缘层(2),防腐绝缘层(2)呈圆环体结构,防腐绝缘层(2)的外侧包裹有保温层(3),保温层(3)呈圆环体结构,保温层(3)的外侧套装有套管(4),海底结构采用混凝土材料形成混凝土防护层(5)包裹在套管(4)外部。
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