半潜式平台立柱波浪爬升特性研究
发布时间：2021-08-29 03:24
基于粘流软件FINE/marine对半潜式平台进行波浪爬升数值模拟,通过数值计算对比2种模式下立柱迎浪面以及立柱一周的波浪爬升规律,讨论波陡参数和散射参数对立柱波浪爬升的影响以及波浪各频谱成分对波浪爬升的影响。结果表明,平台模式对于立柱波浪爬升产生一定的影响。当波陡参数和散射参数较大时,波浪爬升效应非常显著;波浪经过立柱时,非线性特征愈发明显,波浪高频成分导致的波浪爬升比重不断增加。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
观测点布置示意图Fig.1Observationpointarrangementdiagram
柱的反射波在前立柱的背浪面处产生波浪叠加现象，形成波峰。入射角不同时，波浪入射角β=0°下波浪爬升效应最为剧烈。入射波波高一定，随着周期增大，立柱周围波浪爬升变化幅度趋于平缓。当平台处于不同模式时，立柱周围的波浪爬升相差较为明显，原因在于系泊模式下平台随水体运动，减弱波浪爬升能力。当入射角β=45°时，立柱周围的波浪爬升趋势波动较为复杂，这是由于此时的近场干涉效应严重，从而影响立柱周围的波面分布。3.3波浪散射与爬升特性研究为便于分析立柱的波浪爬升规律，引入波陡参数图5两种模式下前立柱迎浪面波浪爬升变化Fig.5Changeofwaverun-uponthefrontcolumnundertwomodes图6两种模式下立柱一周波浪爬升变化曲线Fig.6Waverun-upcurvesaroundcolumnsundertwomodes·156·舰船科学技术第42卷
取7个观测点，距离立柱近壁面距离为0.00625R。入射波为规则波，相关参数见表2。在计算域的远场处设立一个远场观测点，以检验入射波是否为所设定规则波，如图2所示。数值计算中平台设定为固定模式与系泊模式，运用HEXPRESS模块对其进行网格划分，运用软件内部网格品质检查功能检查网格质量显示良好，计算域整体网格划分如图3所示，平台有限元网格划分如图4所示。3波浪爬升特性研究3.1前立柱迎浪面波浪爬升规律一般对于波浪爬升现象的研究，为方便分析波浪爬升的特性，通常采用无量纲参数对其进行分析对比。本文定义Ar/（H/2）为波浪爬升无因次量，即波浪爬升高度与波幅的比值，其中Ar为波浪爬升高度，H为入射波的波高。图5给出半潜式平台在固定模式和系泊模式下前立柱迎浪面的波浪爬升在不同计算工况下的变化图。从图中可以看出，固定模式和系泊模式下半潜式平台前立柱迎浪面的波浪爬升变化规律一致，即立柱迎浪表2计算工况Tab.2CalculationconditionH/mT/sKA入射角度β/（°）KR5.06.00.27800.408450.247900.3367.00.20400.150450.091900.1238.00.15600.115450.070900.0956.06.00.33300.408450.247900.3367.00.24500.150450.091900.1238.00.18800.115450.070900.095图1观测点布置示意图Fig.1Observationpointarrangementdiagram图2远场规则波时历曲线Fig.2Far-fieldregularwavetimehistorycurve图3计算域整体网格示意图Fig.3Computationaldomainoverallgriddiagram图4平台网格划分Fig.4Platformmeshing第42卷刘亚秋，等：半潜式平台立柱波浪爬升特性研究·155·
【参考文献】：
期刊论文
[1]水流对立柱周围波浪爬升特性的影响[J]. 单铁兵,杨建民,李欣,肖龙飞. 上海交通大学学报. 2014(01)
[2]深海平台立柱周围波浪非线性爬升研究进展[J]. 单铁兵,杨建民,李欣,肖龙飞. 海洋工程. 2012(01)
[3]新型深水半潜式生产平台发展综述[J]. 姜哲,谢彬,谢文会. 海洋工程. 2011(03)
[4]我国海洋深水油气开发面临的挑战[J]. 李清平. 中国海上油气. 2006(02)
博士论文
[1]波浪爬升的机理性探索和半潜式平台气隙响应的关键特性研究[D]. 单铁兵.上海交通大学 2013
本文编号：3369805
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
观测点布置示意图Fig.1Observationpointarrangementdiagram
柱的反射波在前立柱的背浪面处产生波浪叠加现象，形成波峰。入射角不同时，波浪入射角β=0°下波浪爬升效应最为剧烈。入射波波高一定，随着周期增大，立柱周围波浪爬升变化幅度趋于平缓。当平台处于不同模式时，立柱周围的波浪爬升相差较为明显，原因在于系泊模式下平台随水体运动，减弱波浪爬升能力。当入射角β=45°时，立柱周围的波浪爬升趋势波动较为复杂，这是由于此时的近场干涉效应严重，从而影响立柱周围的波面分布。3.3波浪散射与爬升特性研究为便于分析立柱的波浪爬升规律，引入波陡参数图5两种模式下前立柱迎浪面波浪爬升变化Fig.5Changeofwaverun-uponthefrontcolumnundertwomodes图6两种模式下立柱一周波浪爬升变化曲线Fig.6Waverun-upcurvesaroundcolumnsundertwomodes·156·舰船科学技术第42卷
取7个观测点，距离立柱近壁面距离为0.00625R。入射波为规则波，相关参数见表2。在计算域的远场处设立一个远场观测点，以检验入射波是否为所设定规则波，如图2所示。数值计算中平台设定为固定模式与系泊模式，运用HEXPRESS模块对其进行网格划分，运用软件内部网格品质检查功能检查网格质量显示良好，计算域整体网格划分如图3所示，平台有限元网格划分如图4所示。3波浪爬升特性研究3.1前立柱迎浪面波浪爬升规律一般对于波浪爬升现象的研究，为方便分析波浪爬升的特性，通常采用无量纲参数对其进行分析对比。本文定义Ar/（H/2）为波浪爬升无因次量，即波浪爬升高度与波幅的比值，其中Ar为波浪爬升高度，H为入射波的波高。图5给出半潜式平台在固定模式和系泊模式下前立柱迎浪面的波浪爬升在不同计算工况下的变化图。从图中可以看出，固定模式和系泊模式下半潜式平台前立柱迎浪面的波浪爬升变化规律一致，即立柱迎浪表2计算工况Tab.2CalculationconditionH/mT/sKA入射角度β/（°）KR5.06.00.27800.408450.247900.3367.00.20400.150450.091900.1238.00.15600.115450.070900.0956.06.00.33300.408450.247900.3367.00.24500.150450.091900.1238.00.18800.115450.070900.095图1观测点布置示意图Fig.1Observationpointarrangementdiagram图2远场规则波时历曲线Fig.2Far-fieldregularwavetimehistorycurve图3计算域整体网格示意图Fig.3Computationaldomainoverallgriddiagram图4平台网格划分Fig.4Platformmeshing第42卷刘亚秋，等：半潜式平台立柱波浪爬升特性研究·155·
【参考文献】：
期刊论文
[1]水流对立柱周围波浪爬升特性的影响[J]. 单铁兵,杨建民,李欣,肖龙飞. 上海交通大学学报. 2014(01)
[2]深海平台立柱周围波浪非线性爬升研究进展[J]. 单铁兵,杨建民,李欣,肖龙飞. 海洋工程. 2012(01)
[3]新型深水半潜式生产平台发展综述[J]. 姜哲,谢彬,谢文会. 海洋工程. 2011(03)
[4]我国海洋深水油气开发面临的挑战[J]. 李清平. 中国海上油气. 2006(02)
博士论文
[1]波浪爬升的机理性探索和半潜式平台气隙响应的关键特性研究[D]. 单铁兵.上海交通大学 2013
本文编号：3369805
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