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当期目录

    2013年, 第47卷, 第02期 刊出日期:2013-02-28 上一期    下一期
    数理科学和化学
    六韧带手性结构的能带特性
    徐时吟, 黄修长, 华宏星
    2013,47 (02):  167-172. 
    摘要 ( 2414 )  
    针对中低频段,基于周期结构的Bloch定理以及有限元理论,对六韧带手性胞元的频散特性进行了研究,得到了胞元的能带结构.同时分析了胞元的几何参数与节点填充材料对手性结构能带的影响.结果表明,当振动频率处于带隙范围内时,手性结构具有良好的衰减特性;几何参数对低频带隙有很大的影响,合适的参数可以使结构在特定频率出现带隙;而填充材料的加入可使结构在更低的频率产生带隙.这些研究结果将有助于指导手性结构在工程中的应用.    
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    曲梁周期结构动力学特性和隔振性能  
    黄修长, 徐时吟, 华宏星, 张志谊
    2013,47 (02):  173-179. 
    摘要 ( 2167 )  
    针对由曲梁和刚性面板组成的四边支撑曲梁周期结构,提出其等效质量弹簧模型.利用Bloch定理和波向量法分别研究了其阻带特征和输入输出导纳特性,分析了周期数和尺寸参数对导纳的影响.利用传递矩阵法研究了曲梁周期结构在基础为弹性板的单自由度系统中的应用.理论和实验结果表明:曲梁周期结构具有较低频段的宽频带阻带;曲梁周期结构可以作为隔振器,对机组引发的振动进行隔振;也可以作为具有阻带特征的隔振结构,抑制其阻带内弹性基础共振峰处的响应.    
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    一种结合面法向接触刚度计算模型的构建  
    庄艳, 李宝童, 洪军, 杨国庆, 朱林波, 刘会静
    2013,47 (02):  180-186. 
    摘要 ( 3150 )  
    摘要: 
    为了预测2个固体粗糙表面接触时结合面的法向接触刚度,采用分水岭分割方法获得了粗糙表面三维微凸体的尺寸与空间分布;基于弹塑性接触理论推导出单对微凸体侧接触时接触载荷与接触变形的关系,并通过确定粗糙表面上每个微凸体的变形类型与接触载荷,计算了结合面的法向接触刚度.将计算结果与实验结果进行比较,验证了该方法的有效性.
    关键词: 
    粗糙表面; 形貌; 侧接触; 法向接触刚度
    中图分类号:  O 343.3
    文献标志码:  A  
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    特大增量步算法在板分析中的应用
    贾红学a, 龙丹冰a, 刘西拉b
    2013,47 (02):  187-192. 
    摘要 ( 2482 )  
    基于特大增量步算法(LIM)建立了以力为变量的Mindlin-Reissner型矩形板单元,将LIM应用于中厚板问题上,同时给出算例进行分析.通过与精确解和传统的位移法有限元法的结果比较,表明LIM在求解中厚板和薄板问题时有较好的收敛性和准确性,而且在求解薄板问题时不会存在剪切闭锁.    
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    舰船气泡尾流数值模拟  
    万鹏程, 傅慧萍
    2013,47 (02):  193-197. 
    摘要 ( 2348 )  
    摘要: 
    以韩国船舶与海洋工程研究所(KRISO)的集装箱船KCS(KRISO Container Ship)模型为研究对象,以通用
    计算流体力学(CFD)软件FLUENT为平台,进行了基于流体体积(VOF)两相流模型的KCS带自由面黏性流场数值模拟;将自由面固化,对自由面以下水体进行了基于混合物多相流(Mixture)模型的KCS气泡尾流场数值模拟,探讨了Realizable kε(R kε)两方程模型和雷诺应力模型对气泡尾流计算的影响.计算所得结果定性正确,验证了与自由面法向速度梯度相关的气泡卷吸模型及相应求解方法的适用性. 关键词: 
    多相流; 舰船; 气泡尾流; 数值模拟 中图分类号:  O 359.1
    文献标志码:  A    
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    压磁压电层合复合材料圆柱壳表面局部分层屈曲
    张薇, 王熙
    2013,47 (02):  198-202. 
    摘要 ( 1925 )  
    摘要: 
    基于复合材料层合壳理论,利用压磁压电纤维材料的本构关系,考虑在温度和电场、磁场作用下,推导含压磁压电材料的局部非对称分层子层壳的总势能及屈曲控制方程.分析子层屈曲时,考虑了面内横向位移.通过对不同铺层形式的计算,给出了温度、电场、磁场荷载作用下,压磁压电复合材料层壳的几何参数、物理参数对任意方向椭圆形的局部分层屈曲临界应变值的影响规律. 关键词: 
    压磁压电复合材料; 复合材料层合圆柱壳; 局部分层屈曲; 温度载荷; 电场强度; 磁场强度; 临界应变 中图分类号:  O 341
    文献标志码:  A    
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    Kirchhoff板弯问题的修正Argyris元方法  
    黄学海1, 赖军将2, 王文庆3
    2013,47 (02):  203-209. 
    摘要 ( 2442 )  
    主要研究了Kirchhoff板弯问题的修正Argyris元方法. 分析了修正Argyris元和Argyris元的区别和联系,并详细比较了修正Argyris元和一些常用非协调元的自由度的个数. 进一步得到了修正Argyris元方法的先验误差估计. 从实用的角度出发,给出了修正Argyris元的基函数.提出了修正Argyris元方法的后验误差估计子,并证明了其有效性和可靠性.    
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    正交各向异性弹性层/功能梯度压电半空间结构中Love波的传播
    孔艳平a, 陈长虹b, 刘金喜a
    2013,47 (02):  210-215. 
    摘要 ( 2266 )  
    研究了功能梯度压电半空间上覆盖一层正交各向异性弹性层结构中Love波的传播特性.覆盖层与基底的界面连接方式分别考虑了理想接触和非理想接触2种模式,功能梯度压电半空间的材料性能沿垂直于界面方向以指数函数形式变化.基于推导的频散方程,结合数值算例分析了材料性能梯度变化、正交各向异性材料的切割角度和非理想界面的连接程度对相速度的影响,其结果对功能梯度压电材料的覆层结构在声波器件中的应用具有重要的参考价值.
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    建筑科学
    组合截面压杆的受力性能
    傅光远, 张扬, 李四平
    2013,47 (02):  216-219. 
    摘要 ( 2671 )  
    研究组合截面短柱轴心受压的截面应力和紧箍力分布规律.通过理论计算模型推导了组合截面圆柱应力分布的解析解;建立了有限元数值分析模型,考虑材料泊松比、管壁壁厚等参数的变化,验证了圆形截面应力分布的解析结果,并得到了方形截面应力分布的规律和存在有效约束区的特点,为组合结构构件的受力性能分析提供理论依据.  
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    一种星形神经网络的混沌同步
    张文龙, 于洪洁
    2013,47 (02):  220-225. 
    摘要 ( 2163 )  
    通过理论研究和数值模拟,利用基于线性系统稳定准则(SC)的混沌同步方法,配置特殊的非线性项作为耦合函数,讨论一类HindmarshRose (HR)神经元构成的复杂星形网络的混沌同步问题.提供了确定网络中神经元之间的同步误差发展方程,给出使神经元网络达到混沌同步的耦合强度的参考值和取值范围.在不同耦合强度影响下,观察神经元的同步过程,总结出各个耦合强度因子对该神经网络同步稳定性过程的影响.  
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    自动化技术、计算机技术
    集装箱码头连续型泊位与岸桥集成调度
    桂小娅1, 陆志强2, 韩笑乐1
    2013,47 (02):  226-229. 
    摘要 ( 2478 )  
    摘要: 
    针对集装箱码头泊位与岸桥两类资源分配的问题,提出了以最小化船舶总在港时间为目标、同时决策泊位与岸桥分配计划的方法,建立了连续型泊位和岸桥集成调度的数学模型.采用拆分决策对象的双层循环迭代算法对模型进行求解.算法的上层使用遗传算法优化船舶优先级和岸桥数目;下层基于船舶优先级决策泊位和岸桥集成调度计划,并通过数据实验证明了该算法的有效性和优越性.
    关键词: 
    集装箱码头; 泊位分配; 岸桥分配; 集成调度
    中图分类号:  TP 29; U 691
    文献标志码:  A  
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    基于规则的批处理设备调度方法在半导体晶圆制造系统中应用
    李程, 江志斌, 李友, 李娜, 耿娜, 姚世清, 贾文友
    2013,47 (02):  230-235. 
    摘要 ( 2948 )  
    针对半导体炉管区瓶颈设备的批处理调度问题,提出满足工艺约束和设备限制的组批调度算法.在考虑产品动态到达的基础上,根据半导体制造系统大规模、多重入、混合型生产等特征,针对晶圆平均等待时间进行优化,实现多产品、多机台的实时组合派工.仿真实验在一个虚拟的晶圆制造系统上进行.结果表明,该算法在实时派工中对瓶颈设备填充率和利用率显著提升,有效地缩短了产品加工周期.
     
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    交通运输
    基于车-轨耦合的轨道特种车辆横向建模及参数优化
    李小伟1, 史俊武2, 张建武1
    2013,47 (02):  236-241. 
    摘要 ( 2260 )  
    基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了路轨两用消防车在轨道上行驶的车辆-轨道耦合横向模型,并与传统轨道车辆横向模型进行比较,通过实车试验验证了车辆-轨道耦合横向模型的正确性.在此基础上,建立了多目标优化模型,并采用统一目标函数法对轨道行驶系统的悬架参数进行优化.结果表明,该优化设计方法使车身横向加速度均方根值减小了22.22%,轮轨横向作用力均方根值减小了18.63%,提高了车辆横向平稳性,降低了轮轨横向动作用.  
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    城市交通高架轨道振动衰减的快速预报
    刘长卿, 车驰东, 朱瑞仪
    2013,47 (02):  242-247. 
    摘要 ( 2687 )  
    摘要: 
    为研究城市交通高架轨道振动衰减规律,建立有限元振动分析模型,计算了不同高架结构参数情况下振动沿高架结构及地面的衰减情况,分析了结构尺寸及材料参数对振动衰减的影响规律,并根据有限元计算结果提出了结构振动传递损失的快速预报公式.为验证公式的有效性,对某高架轨道交通周边的振动情况进行了实测,实测值与预估值变化趋势一致,误差在可接受范围内.结果表明,高架结构尺寸及桩的深度对振动传递损失影响较小;快速预报公式对高架轨道交通振动快速预报及其环境振动的控制有一定的工程指导意义.
    关键词: 
    中图分类号:  文献标志码:  A  
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    隧道内缓冲结构对高速列车微压波的影响
    臧俊, 薛雷平
    2013,47 (02):  248-252. 
    摘要 ( 2756 )  
    摘要: 
    采用数值方法模拟列车通过隧道的过程,并使用前人的实验数据对计算模型进行了验证.研究了隧道内挡板缓冲结构对微压波强度的影响,揭示挡板装置产生微压波的双峰特征,得到挡板大小和挡板安装位置对微压波强度的影响规律.结果表明,在隧道内合理地安装挡板能有效地削减隧道内压缩波强度,从而削减隧道出口处微压波强度.  
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    基于图像引导的交通事故现场实时测绘方法
    苗新强1, 2, 金先龙1, 2, 韩学源1, 2, 侯心一3
    2013,47 (02):  253-258. 
    摘要 ( 2841 )  
    为了满足交警现场绘制事故现场图的实际需要,提出了基于图像引导的交通事故现场实时测绘方法.首先根据直接线性变换法将事故现场照片由透视图转换为正投影图像;然后直接在正投影图像上进行车辆、人体、散落物和刹车痕迹等事故现场信息的绘制和相关尺寸的标注;最后实现现场图的打印输出并由当事人签字确认.通过典型交通事故案例验证了该方法的有效性.和传统手工测绘相比,该方法在提高事故现场勘测精度的同时,还能大大缩短数据处理和现场绘图时间,满足实时打印输出现场图的要求.  
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    无信号平面交叉口机动车冲突点数计算模型
    潘福全1, 张丽霞1, 陆键2, 王丰元1
    2013,47 (02):  258-263. 
    摘要 ( 3667 )  
    为了便于计算无信号平面交叉口机动车不同种类冲突点的个数,采用虚拟车道和象限表示平面交叉口.针对无信号平面交叉口中的T型交叉口和十字型交叉口,基于交叉口虚拟车道和交叉口象限,以及虚拟车道的转换方法,分别开发了相应的机动车不同种类冲突点数的计算模型,并进行了实际验证.验证结果表明,通过这些计算模型可以迅速地计算无信号T型交叉口和十字型交叉口机动车不同种类冲突点的个数,提高了工作效率,为交叉口交通安全评价和交叉口交通安全改善提供了便利工具.
       
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    基于影响系数矩阵范数的尾灯区域稳健设计
    丁欣, 王华, 高翔
    2013,47 (02):  264-268. 
    摘要 ( 2371 )  
    为提高汽车尾灯装配效率,提出基于影响系数矩阵范数的尾灯区域稳健设计方法.建立了尾灯区域螺纹联接偏差和尾灯面观测点位移变化关系的数学模型,提出用影响系数矩阵的行向量1范数、条件数和逆矩阵范数这3个目标函数来评价装配偏差敏感度.以某车型尾灯区域为例,通过有限元仿真得到数学模型数值解,并进行尾灯板结构稳健设计.与实际装配调整过程的一致性表明了数学模型的准确度.
     
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    定子参数变化对前置定子导管桨性能的影响
    饶志强, 李巍, 杨晨俊
    2013,47 (02):  269-273. 
    摘要 ( 2770 )  
    采用RNG (Re-Normalisation Group)k-ε两方程模型对前置定子导管桨湍流特性进行数值模拟,并分析其水动力性能.通过与试验结果和势流理论结果的对比,验证了黏流理论预报结果的准确性和有效性.对不同定子安装角、不同定子翼型切面厚度以及不同定子叶片数目的前置定子导管桨敞水性能进行黏流理论预报,并分析了这些几何参数对前置定子导管桨性能的影响规律.
     
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    服役后期海洋平台剩余寿命可靠度预测方法
    刘勇1, 陈炉云1, 侯国华2
    2013,47 (02):  274-277. 
    摘要 ( 2049 )  
    为保证服役后期平台在延寿服役期内的安全性,需要对其结构整体剩余寿命可靠度进行预测.因此,重点研究了在随机波浪载荷作用下平台部分构件动力失效和疲劳失效时,平台整体时变可靠度预测方法.采用Miner线性累积损伤理论和首次超越失效准则,计算平台构件的疲劳寿命可靠度和动力可靠度,搜索并删除失效概率较大的构件,运用波浪增量动力分析法找出平台结构所能承受的极限波浪载荷,再结合服役海域波浪统计资料,计算平台结构系统整体时变可靠度以预测其剩余寿命.算例表明了该方法的实用性和简便性.
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    高速无人艇纵向航行性能试验
    孙寒冰1, 苏玉民1, 邹劲1, 张可心2, 庄佳园1
    2013,47 (02):  278-283. 
    摘要 ( 2766 )  
    针对水面无人艇纵向航行问题进行静水拖曳试验.采用有限体积法结合Shear Stress Transpor(SST)湍流模型,应用动网格技术对模型周围绕流场进行了数值模拟,计算裸船体阻力及航行姿态.将数值计算与试验值对比分析,结果表明两者变化趋势相一致,该方法在阻力计算方面具有较好的精度.探讨了重心纵向相对位置对无人艇纵向性能的影响,结果表明,重心位置前移会降低第一阻力峰值,有利于避免“海豚运动”,但同时会降低最高航速.  
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    舰船冷却水系统多智能体自治状态重构方法
    秦久峰, 曾凡明, 陈于涛
    2013,47 (02):  284-289. 
    摘要 ( 2416 )  
    针对现代舰船运行环境的不确定性和动力平台集成管理智能化的需求,以舰船冷却水系统为研究对象,研究了其在不确定性条件下基于多智能体(Agent)自治决策模型的状态重构方法.通过将该系统的状态重构问题看作松耦合的马尔可夫决策过程(MDP),建立了其基于MDP的多Agent自治决策模型.使用遗传算法对决策空间进行全面搜索得到最优策略,并通过数值计算验证了其性能.在获得的最优策略的指导下,实现了冷却水系统的自动状态重构.该方法能够提高冷却水系统的自主决策水平和任务效率.  
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    多级跟踪微分带通滤波设计及柴油机转矩重构
    华海德, 马宁, 马捷, 张桂臣
    2013,47 (02):  290-294. 
    摘要 ( 2285 )  
    针对同时带有高频和低频干扰的信号设计了一种多级跟踪微分带通滤波器,给出了跟踪信号和微分信号的计算方法;以船用16PC2-6柴油机的实测瞬时转速为例进行了仿真研究;在建立柴油机系统动力学模型的基础上,利用瞬时转速的跟踪信号和微分信号实现了柴油机指示转矩的预测.仿真结果表明:采用该多级跟踪微分器可以获得瞬时转速的高品质跟踪信号和微分信号,适用于柴油机的转矩重构.  
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    基于小波分析的铁矿石运价预测
    赵福杰, 谢新连
    2013,47 (02):  295-299. 
    摘要 ( 2045 )  
    在分析了小波分析对铁矿石海运价格非平稳数据序列预测优势的基础上,介绍了多分辨率分析理论和奇异性检测,借助于MATLAB和EVIEWS软件,建立自回归移动平均(ARMA)和Holt-Winters非季节组合模型,对经过处理的高频和低频数据进行静态和动态预测.预测结果表明,小波分析在非平稳时间序列预测方面具有很大的优势.  
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    时域分析波浪中浮体运动的时延函数计算
    唐恺, 朱仁传, 缪国平, 范菊
    2013,47 (02):  300-306. 
    摘要 ( 2687 )  
    针对时域分析波浪中浮体运动的时延函数,分别采用直接时域法和频时域转换法进行了数值计算和比较研究.直接时域法理论统一、完善,但计算耗时;频时域转换法计算快捷,但受到频率范围的限制,数值处理存在误差.对无航速和有航速情况下的wigley型船以及圆柱形平台各模态的时延函数和阻尼系数分别进行了相互转换计算和对比,两种方法得出结果吻合良好,数值上证明了克拉梅尔斯-克罗尼格关系,表明计算时延函数的直接时域法和频时域转换法皆有效,频时域转换法在计算时间上具有较大的优势,更加高效和实用.在此基础上考察了船舶在有航速情况下频率共振引起的奇异现象,并就不同航速对时延函数结果的影响进行了讨论.
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    基于全寿命裂纹扩展模型的钛合金球壳疲劳可靠性分析
    陈承皓, 薛鸿祥, 唐文勇
    2013,47 (02):  307-311. 
    摘要 ( 2154 )  
    针对钛合金材料短裂纹扩展寿命较长的特点,基于Brown-Hobson模型的疲劳全寿命计算模型,给出了钛合金球壳疲劳寿命估算的解决方案.根据不含交叉项的二次响应面法对全寿命模型进行可靠性分析,得出不同参数对其可靠度指标的影响,并将此方法应用于我国正在研制中的4.5 km级载人深潜器的疲劳分析中.根据载荷-循环次数历程对其进行确定性裂纹扩展分析,在此基础上分析了不同参数对结构可靠性的影响.    
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    模糊随机条件下港口空箱保有量多阶段优化决策
    陈飞燕, 汪传旭
    2013,47 (02):  312-316. 
    摘要 ( 2017 )  
    在港口空箱需求和供给均为模糊随机条件下,综合考虑港口空箱租赁和空箱调运等因素,建立港口空箱保有量和空箱保有区间的多阶段优化决策模型.通过具体算例验证模型的实用性,并分析了港口空箱租赁受限量、空箱调运成本、空箱需求和供给的不确定性等对港口最优空箱保有量的影响.
     
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    应用路径积分法求解船舶横摇倾覆概率
    柴威, 范菊, 朱仁传, 黄祥鹿, 缪国平
    2013,47 (02):  317-322. 
    摘要 ( 2412 )  
    通过对船舶非线性横摇运动进行分析,建立了船舶横摇运动的非线性微分方程.以路径积分法(PIS)为基础,在时间域内求解相应的二维Fokker-Planck方程,得到随时间演变的船舶横摇运动的转移概率密度.运用首次通过理论,求得船舶倾覆前时间的概率分布.研究了外部激励、横摇阻尼和非线性复原力矩对船舶横摇运动转移概率密度与首次通过时间的影响.研究结果表明,PIS能用于预测船舶首次通过时间概率分布,从而为船舶设计和稳性衡准提供相关的参考.
     
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    变量化船舶型线表达与设计方法
    姜文英, 林焰, 陈明, 于雁云
    2013,47 (02):  323-328. 
    摘要 ( 2468 )  
    基于变量化设计理论,提出船体型线的变量化设计模型,用于船舶型线的表达与设计.描述了使用该模型进行船体型线设计的计算机辅助设计(CAD)方法,其主要包括船体型线数据的管理、数学模型的定义,以及三维空间模型的建立和修改.用数学模型定义了型线设计各元素的位置信息和元素之间的拓扑关系,按照数学模型构建和修改三维空间模型,完成船体型线的设计.在船体型线的设计过程中,基于变量化设计模型对设计进行修改,能够实现型线设计方案的快速重构,避免重复设计,有效地提高了型线设计的质量和效率.通过使用船舶型线的变量化设计方法进行型线设计的实例,证明了该方法的实用性和先进性.
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    天文学、地球科学
    新概念深水半潜式生产平台水动力截断试验与数值计算
    赖智萌1, 肖龙飞1, 寇雨丰1, 范模2
    2013,47 (02):  329-334. 
    摘要 ( 2544 )  
    对一新型深海半潜式生产平台的水动力性能进行模型试验和数值计算分析.与传统直立柱结构的半潜式平台不同,该新型平台的4根立柱在水线面以上向内倾斜.由于平台工作水深为1.5 km,模型试验时需通过数值分析进行等效截断设计.对平台6自由度运动响应和系泊缆受力的研究表明,模型试验结果与数值计算结果基本一致,该新型半潜式生产平台具有良好的水动力性能,满足规范要求.
     
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