超大型浮体水动力性能及系泊系统动力特性研究

发布时间：2017-10-28 22:21

  本文关键词：超大型浮体水动力性能及系泊系统动力特性研究

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【摘要】：为了更好地开发和利用海洋资源,超大型浮体成为海洋工程界的一个研究热点。本文基于此研究背景,对超大型浮体的水动力性能及系泊系统的动力特性展开研究。本文首先从水动力性能的角度对超大型浮体的单模块选型进行分析,单模块的水动力性能对超大型浮体的总体性能有着重要的影响,通过对两种不同结构形式的单模块进行频域下水动力性能分析,对比其所受的波浪力以及在波浪中的运动响应,选择性能更优的方案作为超大型浮体单模块的构型。在研究超大型浮体的系泊系统中,先对单模块的系泊方案进行时域耦合模拟,分析了单模块在悬链线式、张紧式以及配重块的系泊系统作用下,不同工况中单模块的运动响应和系泊系统的动力响应,以及系泊失效模式下,各系泊系统的安全性,结果表明配重块的系泊系统具有最好的定位能力。然后,将此系泊系统运用到由三个单模块组成的超大型浮体中,在忽略超大型浮体弹性变形的假设下,初步预估超大型浮体系泊系统的性能。
【关键词】：超大型浮体 单模块 水动力性能 系泊系统 耦合分析
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 超大浮体的研究历史11-14
• 1.2.1 超大型浮体的形式11-12
• 1.2.2 世界各国的研究历史12-14
• 1.3 VLFS研究难点与关键技术问题14-17
• 1.3.1 水弹性理论14-15
• 1.3.2 非均匀海洋环境15
• 1.3.3 系泊系统15-16
• 1.3.4 连接器设计16
• 1.3.5 结构强度16-17
• 1.4 本文主要工作及创新点17-19
• 1.4.1 主要工作17-18
• 1.4.2 主要创新点18-19
• 第二章 数值模拟理论19-35
• 2.1 三维势流理论19-23
• 2.1.1 坐标系定义19-20
• 2.1.2 线性波浪理论20-21
• 2.1.3 速度势的求解21-23
• 2.2 频域分析23-25
• 2.2.1 频域运动方程23
• 2.2.2 水动力系数23-25
• 2.3 时域耦合分析25-30
• 2.3.1 频域到时域的转换26
• 2.3.2 时域运动方程26-29
• 2.3.3 风、流载荷29
• 2.3.4 时域下的波浪力29-30
• 2.4 系泊系统计算模型30-33
• 2.4.1 准静定方法31
• 2.4.2 集中质量法31-33
• 2.4.3 细长杆模型33
• 2.5 本章小结33-35
• 第三章 单模块的方案研究35-54
• 3.1 方案一35-41
• 3.1.1 模块主要参数35-36
• 3.1.2 运动响应幅值算子（RAO）36-38
• 3.1.3 附加质量与阻尼系数38-41
• 3.2 方案二41-45
• 3.2.1 模块主要参数41-42
• 3.2.2 运动响应幅值算子RAO42-43
• 3.2.3 附加值与阻尼系数43-45
• 3.3 方案对比分析与选择45-53
• 3.3.1 频域运动响应比较46-48
• 3.3.2 波浪力频域分析48-52
• 3.3.3 总结与方案选择52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 单模块系泊系统研究54-105
• 4.1 概述54-57
• 4.1.1 系泊系统设计规范54-55
• 4.1.2 时域耦合分析55-57
• 4.2 海洋环境条件57-59
• 4.2.1 环境坐标系57
• 4.2.2 风、浪、流条件57-59
• 4.3 悬链线式系泊系统59-73
• 4.3.1 系泊系统参数59-62
• 4.3.2 时域模拟结果62-70
• 4.3.3 一根系泊缆断裂下时域模拟结果70-73
• 4.4 张紧式系泊系统73-86
• 4.4.1 系泊系统参数73-75
• 4.4.2 时域模拟结果75-82
• 4.4.3 一根系泊缆断裂下时域模拟结果82-86
• 4.5 带有重块的系泊系统86-96
• 4.5.1 系泊系统参数86
• 4.5.2 时域模拟结果86-93
• 4.5.3 一根系泊缆断裂下时域模拟结果93-96
• 4.6 系泊方案分析总结96-104
• 4.6.1 完整系泊方案96-101
• 4.6.2 失效模式分析101-102
• 4.6.3 系泊方案总结102-104
• 4.7 本章小结104-105
• 第五章 超大型浮体系泊系统性能预估105-112
• 5.1 浮体及系泊模型介绍105-107
• 5.1.1 超大型浮体模型105-106
• 5.1.2 系泊系统模型106-107
• 5.2 时域耦合分析107-111
• 5.2.1 分析方法107-108
• 5.2.2 时域模拟结果108-111
• 5.3 本章小结111-112
• 第六章 总结与展望112-115
• 6.1 主要研究工作总结112-113
• 6.2 研究展望113-115
• 参考文献115-120
• 致谢120-122
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文122

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 吕海宁,杨建民,张承懿;半潜式超大型浮体的多刚体试验研究[J];船舶工程;2004年05期

2 崔维成,吴有生,李润培;超大型海洋浮式结构物开发过程中需要解决的关键技术问题[J];海洋工程;2000年03期

3 王志军,李润培,舒志;箱式超大型浮体结构在规则波中的水弹性响应研究[J];海洋工程;2001年03期

4 刘应中,缪国平,李谊乐,刘滋源,刘和东,黄庆玉,马庆久;系泊系统动力分析的时域方法[J];上海交通大学学报;1997年11期

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本文编号：1110209