深海Truss Spar平台与月池内流体的耦合运动及参数敏感性研究

发布时间：2019-05-27 06:09

【摘要】：Spar平台的中央井自下而上贯穿整个主体,其内按照一定的方式布置立管和其它重要钻井设施,构成Spar平台的月池。根据实际使用要求,有时将月池设计为半开口形式,海水可以自由进入或者流出月池。若采用顶张紧立管,则月池内海水的质量与平台主体质量量级相当,月池内流体对平台主体运动的影响不可忽略。本文采用数值模拟和模型试验的方法研究Truss Spar平台与月池内部流体的耦合运动。基于线性势流理论推导了平台的一阶波浪力和水动力系数,利用经典悬链线理论计算了平台的系泊力,计算了TTR立管的垂向刚度。根据月池底部挡板的压力平衡方程建立了月池内流体的“活塞”运动方程,根据等效力学模型推导了月池内流体“晃荡”运动对平台纵摇和纵荡运动的作用力。建立了平台纵荡—垂荡—纵摇和月池内流体垂向运动耦合的动力学方程,计算了不同底部挡板形式时的系统响应,分析了底部挡板开口对平台运动及月池内流体运动的影响,进行了耦合参数对系统响应的敏感性分析。本文研究表明,考虑月池内流体后平台的附加质量和阻尼增大,从而增大了平台垂荡和纵摇模态的固有周期。不同的底部挡板开孔率,对应不同的垂荡粘滞阻尼,本文研究中30%开孔率时平台的垂荡阻尼最大。当波浪周期接近平台垂荡固有周期时,月池流体对平台主体垂荡有抑制效应,且抑制程度与月池开孔面积有关,在实际中可设计月池底部挡板的最优开孔面积来最大程度地减小平台主体的垂荡运动。较大开孔率时,平台垂荡RAO有两个峰值,分别出现在月池流体垂向振动固有周期及平台垂荡固有周期附近,实际中采用半开口的月池时,应该考虑月池流体对平台主体垂荡运动的影响。参数敏感性分析表明,月池内部流体-平台之间的质量耦合系数和平台垂荡的阻尼系数对平台的垂荡运动影响较大。本文研究结果为月池结构设计和平台运动响应优化提供了参考。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.381

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙采微;杨建民;吕海宁;;波浪作用下带月池结构船体运动数值预报[J];海洋工程;2013年04期

2 张蕙;杨建民;肖龙飞;杨立军;;均匀流中深水系泊Truss Spar平台涡激运动试验研究[J];海洋工程;2011年04期

3 王兴刚;孙昭晨;梁书秀;郭传胜;;水深和螺旋板对Classic Spar水动力特性的影响[J];中国海洋平台;2011年01期

4 刘永涛;马宁;顾解忡;;各种激励作用下液舱内液体晃荡的计算与分析[J];船海工程;2009年05期

5 刘利琴;唐友刚;王文杰;;Spar平台垂荡—纵摇耦合运动的不稳定性[J];船舶力学;2009年04期

6 刘利琴;唐友刚;王文杰;;Spar平台垂荡-纵摇耦合运动失稳机理[J];海洋工程;2009年02期

7 邢宏岩;宋友良;王志勇;;Truss Spar平台主体结构与建造初探[J];中国海洋平台;2009年01期

8 刘登成;丁勇;;舰船在静水中非线性横摇的解析方法[J];船舶力学;2009年01期

9 李彬彬;欧进萍;;Truss Spar平台垂荡响应频域分析[J];海洋工程;2009年01期

10 康庄;姚熊亮;;浪流条件下月池内流体活塞振荡特性实验研究[J];哈尔滨工程大学学报;2008年03期

，

本文编号：2485946