近岛礁系泊海洋平台及靠帮船舶耦合运动响应特性研究

发布时间：2020-09-26 16:09

　　近岛礁海底地形复杂且近岸处水深变化剧烈,运输船无法靠泊,大型机械设备难以运转上岛。海洋平台较好的解决了这一问题,利用系泊系统将平台的运动限制,保持其位置的稳定性,使得运输船舶能够停靠,然后由浅吃水浮驳在平台和岛礁岸边穿梭来回解决物资上岸的问题。然而,由于近岛礁环境条件非常复杂,针对近岛礁浮式平台及其特殊系泊方案动响应数值预报技术的发展还不够成熟,且船舶靠帮时会和浮式平台产生相互作用,导致浮式平台的运动响应发生复杂的变化。因此准确预报近岛礁浮式平台的运动响应,对岛礁建设浮式平台及其系泊系统的安全性和可行性具有重要的指导作用。本文采用基于势流理论的软件AQWA对浮式平台的水动力,运动量和系泊系统张力等进行了数值模拟及分析,并将数值计算结果与水池试验结果进行了对比分析。论文的具体工作与主要研究成果如下:应用AQWA软件的LINE模块对浮式平台的水动力进行频域分析,得到深水和近岛礁环境下浮式平台在作业工况和生存工况下的附加质量、辐射阻尼及不同波浪入射角下的幅值响应算子、一阶波浪力、二阶波浪力等水动力系数;利用软件FINE/Marine得到了平台在作业工况与生存工况下各个角度的风流力系数。应用AQWA软件的DRIFT模块,开展了深水和近岛礁环境下共计74种工况下的浮式平台运动响应数值模拟,得到了平台六自由度运动的历时曲线,并对74种工况下的结果分别按照深水环境、浅水环境、作业工况、生存工况、浪向角、波浪参数、风向,风力参数,流向和流力参数进行分类对比分析。结果显示:岛礁地形上平台的运动响应与深水相比普遍减小。当平台处于作业工况时,平台运动量值和缆绳最大张力普遍随着入射波谱峰周期和有义波高的的增加而增加;浪向和风向影响着系泊缆张力的的分布规律,流载荷只影响量值而不影响分布规律。当平台处于生存工况时,随着谱峰周期增加,纵荡、横荡和艏摇三个自由度运动量有所减小,垂荡和纵摇两个自由度有所增加,横摇运动基本相当,系泊系统总体所受拉力有所下降;残存状态下浮式平台运动响应量值除横荡和纵摇外都略有增加,平台系泊系统所受最大张力减小;风向不仅影响系泊系统受力,还影响着浮式平台系泊缆张力分布规律,流力不改变系泊系统张力分布规律,只影响其量值。应用AQWA软件的LINE模块对作业工况下近岛礁浮式平台有船舶靠帮时的水动力进行频域分析,得到平台的附加质量、辐射阻尼及不同波浪入射角下的幅值响应算子、一阶波浪力、二阶波浪力等水动力系数。应用AQWA软件的DRIFT模块,开展了近岛礁环境下船舶靠帮时共计15种工况下的浮式平台运动响应数值模拟,得到了平台六自由度运动的历时曲线,并对15种工况下的结果分别按照浪向角、波浪参数、风向,风力参数,流向和流力参数进行分类对比分析。结果显示:有船舶停靠平台运动量明显小于无船舶停靠;有船舶停靠时平台运动量值随着入射波谱峰周期和有义波高的增加而增加;有船舶停靠的平台系泊系统最大张力略小于无船舶停靠情况;有船舶停靠时,由于船舶首尾不对称,在有些海况下会改变系泊缆张力分布规律。进行了水池试验并对试验数据进行了整理分析,将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析,结果表明数值模拟和模型试验的数据结果吻合度较高。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U661;P75
【部分图文】：

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