半潜式平台多立柱波浪爬升与砰击特性研究

发布时间：2020-08-21 00:51

【摘要】：随着深海石油天然气的开发,传统海洋平台因为造价和自重的原因,已不再适应深海采油的要求,诸多浮动式平台已逐渐取而代之,如半潜式平台。由于深海复杂环境,平台安全性深受其危害。波浪在平台立柱周围产生爬升现象,从而对立柱甚至平台甲板产生强烈的砰击效应。因此,对于半潜式平台的波浪爬升规律、砰击效应、近场干涉以及影响波浪爬升因素的研究显得十分重要。本文运用基于粘流理论的CFD软件FINE/Marine对两种模式(固定模式和系泊模式)下的半潜式平台开展波浪爬升、近场干涉、立柱砰击数值预报,并结合自编程处理软件Matlab对数值结果进行处理分析,具体研究工作及结论如下:分析前立柱迎浪面以及前立柱一周的波浪爬升变化规律和平台模式对波浪爬升的影响;讨论波浪的波陡参数KA和散射参数KR对平台立柱波浪爬升的影响;研究波浪绕柱时非线性特征对立柱波浪爬升的影响。结果表明:随着距立柱距离的减小,波浪爬升呈上升趋势;立柱一周的波浪爬升呈“W”型;较大的KA与KR值对波浪爬升具有一定的影响;波浪绕柱时非线性特征在不断增加。重点分析入射角β=0o时平台六自由度运动对立柱砰击的影响,讨论不同模式下立柱所受砰击压力的一般规律;研究不同模式下平台内场的近场干涉现象,总结近场干涉时平台内部的波面分布特征。结果表明:立柱砰击具有周期性且与波浪周期一致;系泊模式加剧立柱砰击效应以及内场波面波动。针对半潜式平台主体因素对立柱波浪爬升的影响,对比分析不同立柱形状(方形、带倒角形、圆形)和前后立柱间距离(2.0D、2.4D、2.8D)的半潜式平台处于固定模式时前后立柱的迎浪面、侧浪面、背浪面以及立柱一周的波浪爬升变化情况,讨论立柱形状与间距对立柱周围波浪爬升的影响;探究不同立柱形状及间距对内场波面分布的影响。结果表明:立柱形状主要影响立柱迎浪面及一周的波浪爬升,立柱间距严重影响两立柱之间的波浪分布状况;立柱的形状与间距对于内场波面峰值大小及波面变化分布有较大的影响。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.38

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