波浪与系泊多浮体系统耦合作用的时域数值研究

发布时间：2017-12-18 06:08

  本文关键词：波浪与系泊多浮体系统耦合作用的时域数值研究

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【摘要】：随着海上油气资源开发的快速发展,集生产、储油、卸油为一体的海上浮式移动平台FPSO得到了广泛应用。作为FPSO卸载作业过程中的重要组成部分,由FPSO和外输船舶组成的外输作业系统越来越多的出现在海洋工程和装备中。本文基于Cummins频时域变换方法,建立了求解波浪与非线性系泊多浮体结构全耦合作用的时域数值模型,针对由多个浮体组成的旁靠和串靠外输系统问题,研究了波浪作用下非线性系泊多浮体系统相互作用的水动力、运动响应及缆绳受力的特性。本文基于线性势流理论,采用高阶边界元法建立了多浮体系统的速度势边界积分方程,对积分方程离散求解得到流场中的速度势,并通过在浮体内水面布置点源的方法消除了“不规则频率”对求解多浮体结构水动力系数的影响。利用频域内的水动力系数和波浪激振力进行傅氏变换得到时域下的附加质量、迟滞函数和波浪作用力。考虑系泊系统受力和运动响应的非线性关系,建立起非线性系泊下多体结构时域运动方程,利用四阶预报修正的方法求解该时域运动方程,最终得到非线性系泊下多浮体结构运动响应及系泊缆绳的受力。通过与已有数值结果进行对比,首先证明了本文基于消除不规则频率的求解多体结构水动力部分的正确性,为了与频域运动响应结果进行对比,利用本文建立的时域数值模型计算了线弹性系泊的两浮体结构运动响应,验证了本文所建立的多浮体系统运动响应时域数值模型的正确性。多浮体结构的水动力特性可以显著影响系泊多浮体结构的运动响应,首先对多浮体系统的频域水动力特性进行了分析,分别研究了浮体间距及浪向对多浮体系统水动力及运动响应的影响,并给出了整体坐标系下多浮体系统运动方程中不同形式质量阵对旁靠布置匀质箱型结构和实际工程中FPSO-Shuttle系统运动响应的影响。利用所建立的求解非线性系泊多浮体系统运动响应时域数值模型研究了旁靠和串靠布置中多浮体系统的运动及系泊系统受力。针对一串靠系泊的两浮体系统,分别研究了多浮体系统中浮体间的系泊缆绳属性、入射波浪波幅、入射波波长和入射波角度对各浮体结构运动及系泊系统中缆绳受力的影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.38

【参考文献】

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1 钱佳煜;孙丽萍;宋林峰;;大缆材料对旁靠外输系统的动力响应影响分析(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2014年04期

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本文编号：1303081