冰区核电平台系泊系统设计及研究
发布时间：2022-10-03 18:57
近年来,随着全球的资源开发日趋饱和、能源供给日趋紧张,北极潜在的丰富资源引起了世界各国的广泛关注,开发前景十分广阔。同时,海上油气开采面临海洋油田的伴生气量迅速减少,对燃料的需求大幅增加,而核能作为一种高效且环保的清洁能源,可利用海水进行天然的冷却作业还将大大降低核电运行成本。因此,在极区建立海上浮式核电站是开发北极石油资源、解决能源供应问题的一个经济且有效的办法。但在北极这一极端海况下,由于常年冰冻、自然条件十分恶劣,使得海上资源开发的供能工作受到了很大的限制,所以,提出一种具有抗寒性、抗冰性以及能够抵御浪风流等环境载荷能力且稳定性良好的新型海上核电平台设计方案迫在眉睫。基于此,本文开展了以下几点研究:1)根据冰区浮式核电平台的主要功能及外部环境条件,确定平台的基本形式、总布置以及系泊布置的初始设计方案,并针对本文所采用的半张紧式系泊型式进行了特性分析,不仅减少了系泊辐射范围,同时降低了系泊载荷,节约成本。随后,基于API规范提出了系泊系统的设计准则和基本流程。2)与以往研究不同的是,由于作业海域的特殊性,本文除考虑风、浪、流载荷作用之外,还考虑了冰载荷的作用,对海冰与浮体间的相互作...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究进展
1.2.1 浮式核电平台开发研究
1.2.2 结构冰载荷作用研究
1.2.3 海洋平台系泊系统设计研究
1.3 本文主要研究内容
2 海洋浮体分析理论基础
2.1 三维势流理论
2.1.1 运动坐标系
2.1.2 前提假设及边界条件
2.1.3 总速度势求解
2.2 环境载荷分析理论
2.2.1 波浪载荷
2.2.2 风载荷
2.2.3 流载荷
2.2.4 冰载荷
2.3 时频域分析理论
2.3.1 频域运动方程
2.3.2 时域耦合运动方程
2.4 系泊系统分析理论
2.4.1 系泊静力分析
2.4.2 系泊动力分析
2.5 本章小结
3 平台及系泊方案初步设计
3.1 平台基本参数
3.2 系泊设计规范
3.3 系泊设计流程
3.4 系泊方案初选
3.4.1 半张紧式系泊特性
3.4.2 半张紧式系泊方案
3.5 本章小结
4 冰载荷作用数值模拟
4.1 海冰参数影响分析
4.1.1 海冰厚度
4.1.2 海冰漂移速度
4.2 冰载荷作用时域分析
4.3 本章小结
5 系泊方案总体性能评估
5.1 系泊静力分析
5.2 浮体水动力计算
5.2.1 附加质量和辐射阻尼
5.2.2 平台运动响应RAO
5.3 时域耦合分析计算
5.3.1 冰风流联合作用
5.3.2 浪风流联合作用
5.3.3 破断状态系泊张力分析
5.4 本章小结
6 系泊参数敏感性分析
6.1 布置形式
6.2 系缆数目
6.3 系缆间夹角
6.4 系缆预张力
6.4.1 预张力大小
6.4.2 预张力倾角
6.5 最终方案合理性验证
6.6 本章小结
7 系泊疲劳损伤评估
7.1 理论基础
7.1.1 T-N曲线法
7.1.2 雨流计数法
7.1.3 疲劳累积损伤
7.1.4 计算流程
7.2 波浪散布图
7.3 疲劳评估算例
7.3.1 无冰期
7.3.2 结冰期
7.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mooring System Optimisation and Effect of Different Line Design Variables on Motions of Truss Spar Platforms in Intact and Damaged Conditions[J]. O.A.Montasir,A.Yenduri,V.J.Kurian. China Ocean Engineering. 2019(04)
[2]SPAR平台张紧式与半张紧式系泊性能比较[J]. 康庄,付森,袁洪涛,王钰涵. 船舶与海洋工程. 2018(04)
[3]深水半潜式平台张紧式系泊系统优化设计[J]. 李辉,刘春雷,张伟,姜峰,邓宝利,王宇博. 船舶工程. 2018(S1)
[4]适用于渤海海域浮式核电平台水动力特性研究基础与展望[J]. 孙雷,罗贤成,姜胜超,刘昌凤. 装备环境工程. 2018(04)
[5]海上核电平台标准探讨[J]. 谭越,吴炜,周晓东,刘聪. 石油工业技术监督. 2017(12)
[6]“雪龙”号科考船在冰区航行的船体振动测量研究[J]. 季顺迎,雷瑞波,李春花,蔡柯. 极地研究. 2017(04)
[7]浮动核电站载体平台安全性设计初探[J]. 张延昌,景宝金,童波,陈智. 船舶. 2017(03)
[8]国外海上浮动核电站的产业发展现状[J]. 李佳佳,刘峰,赵芳. 船舶工程. 2017(04)
[9]极区船舶及海洋结构冰荷载的离散元分析[J]. 季顺迎,王帅霖,刘璐. 科技导报. 2017(03)
[10]悬链式单点系泊锚链疲劳强度分析[J]. 罗慧明,王领,李艳贞. 中国海洋平台. 2016(04)
博士论文
[1]基于GPU并行算法的海洋平台及船舶结构冰荷载的离散元分析[D]. 狄少丞.大连理工大学 2015
[2]锥体海洋结构的冰荷载研究[D]. 许宁.大连理工大学 2011
[3]深海半潜式平台初步设计中的若干关键问题研究[D]. 陈新权.上海交通大学 2007
[4]基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D]. 屈衍.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]某深水半潜平台典型工况水动力及张紧式系泊的研究[D]. 刘灶.华南理工大学 2018
[2]深水浮式平台张紧式系泊系统设计分析[D]. 李欣.哈尔滨工程大学 2017
[3]深水半潜式平台疲劳损伤评估技术研究[D]. 宋宪仓.中国海洋大学 2015
[4]冰载荷下螺旋桨静力分析及冰与桨碰撞动力响应研究[D]. 胡志宽.哈尔滨工业大学 2014
[5]船舶在碎冰区航行的离散元模型及冰荷载分析[D]. 李紫麟.大连理工大学 2013
[6]锥形结构前碎冰堆积行为的模型试验研究[D]. 周晓东.天津大学 2012
[7]新型深海系泊缆的动力特性研究[D]. 王强.中国计量学院 2012
[8]981半潜式钻井平台锚泊系统研究[D]. 罗强.长江大学 2012
[9]破冰船破冰载荷与破冰能力计算方法研究[D]. 何菲菲.哈尔滨工程大学 2011
[10]新型深水系泊系统疲劳破坏分析[D]. 单桂敏.天津大学 2010
本文编号：3684640
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究进展
1.2.1 浮式核电平台开发研究
1.2.2 结构冰载荷作用研究
1.2.3 海洋平台系泊系统设计研究
1.3 本文主要研究内容
2 海洋浮体分析理论基础
2.1 三维势流理论
2.1.1 运动坐标系
2.1.2 前提假设及边界条件
2.1.3 总速度势求解
2.2 环境载荷分析理论
2.2.1 波浪载荷
2.2.2 风载荷
2.2.3 流载荷
2.2.4 冰载荷
2.3 时频域分析理论
2.3.1 频域运动方程
2.3.2 时域耦合运动方程
2.4 系泊系统分析理论
2.4.1 系泊静力分析
2.4.2 系泊动力分析
2.5 本章小结
3 平台及系泊方案初步设计
3.1 平台基本参数
3.2 系泊设计规范
3.3 系泊设计流程
3.4 系泊方案初选
3.4.1 半张紧式系泊特性
3.4.2 半张紧式系泊方案
3.5 本章小结
4 冰载荷作用数值模拟
4.1 海冰参数影响分析
4.1.1 海冰厚度
4.1.2 海冰漂移速度
4.2 冰载荷作用时域分析
4.3 本章小结
5 系泊方案总体性能评估
5.1 系泊静力分析
5.2 浮体水动力计算
5.2.1 附加质量和辐射阻尼
5.2.2 平台运动响应RAO
5.3 时域耦合分析计算
5.3.1 冰风流联合作用
5.3.2 浪风流联合作用
5.3.3 破断状态系泊张力分析
5.4 本章小结
6 系泊参数敏感性分析
6.1 布置形式
6.2 系缆数目
6.3 系缆间夹角
6.4 系缆预张力
6.4.1 预张力大小
6.4.2 预张力倾角
6.5 最终方案合理性验证
6.6 本章小结
7 系泊疲劳损伤评估
7.1 理论基础
7.1.1 T-N曲线法
7.1.2 雨流计数法
7.1.3 疲劳累积损伤
7.1.4 计算流程
7.2 波浪散布图
7.3 疲劳评估算例
7.3.1 无冰期
7.3.2 结冰期
7.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mooring System Optimisation and Effect of Different Line Design Variables on Motions of Truss Spar Platforms in Intact and Damaged Conditions[J]. O.A.Montasir,A.Yenduri,V.J.Kurian. China Ocean Engineering. 2019(04)
[2]SPAR平台张紧式与半张紧式系泊性能比较[J]. 康庄,付森,袁洪涛,王钰涵. 船舶与海洋工程. 2018(04)
[3]深水半潜式平台张紧式系泊系统优化设计[J]. 李辉,刘春雷,张伟,姜峰,邓宝利,王宇博. 船舶工程. 2018(S1)
[4]适用于渤海海域浮式核电平台水动力特性研究基础与展望[J]. 孙雷,罗贤成,姜胜超,刘昌凤. 装备环境工程. 2018(04)
[5]海上核电平台标准探讨[J]. 谭越,吴炜,周晓东,刘聪. 石油工业技术监督. 2017(12)
[6]“雪龙”号科考船在冰区航行的船体振动测量研究[J]. 季顺迎,雷瑞波,李春花,蔡柯. 极地研究. 2017(04)
[7]浮动核电站载体平台安全性设计初探[J]. 张延昌,景宝金,童波,陈智. 船舶. 2017(03)
[8]国外海上浮动核电站的产业发展现状[J]. 李佳佳,刘峰,赵芳. 船舶工程. 2017(04)
[9]极区船舶及海洋结构冰荷载的离散元分析[J]. 季顺迎,王帅霖,刘璐. 科技导报. 2017(03)
[10]悬链式单点系泊锚链疲劳强度分析[J]. 罗慧明,王领,李艳贞. 中国海洋平台. 2016(04)
博士论文
[1]基于GPU并行算法的海洋平台及船舶结构冰荷载的离散元分析[D]. 狄少丞.大连理工大学 2015
[2]锥体海洋结构的冰荷载研究[D]. 许宁.大连理工大学 2011
[3]深海半潜式平台初步设计中的若干关键问题研究[D]. 陈新权.上海交通大学 2007
[4]基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D]. 屈衍.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]某深水半潜平台典型工况水动力及张紧式系泊的研究[D]. 刘灶.华南理工大学 2018
[2]深水浮式平台张紧式系泊系统设计分析[D]. 李欣.哈尔滨工程大学 2017
[3]深水半潜式平台疲劳损伤评估技术研究[D]. 宋宪仓.中国海洋大学 2015
[4]冰载荷下螺旋桨静力分析及冰与桨碰撞动力响应研究[D]. 胡志宽.哈尔滨工业大学 2014
[5]船舶在碎冰区航行的离散元模型及冰荷载分析[D]. 李紫麟.大连理工大学 2013
[6]锥形结构前碎冰堆积行为的模型试验研究[D]. 周晓东.天津大学 2012
[7]新型深海系泊缆的动力特性研究[D]. 王强.中国计量学院 2012
[8]981半潜式钻井平台锚泊系统研究[D]. 罗强.长江大学 2012
[9]破冰船破冰载荷与破冰能力计算方法研究[D]. 何菲菲.哈尔滨工程大学 2011
[10]新型深水系泊系统疲劳破坏分析[D]. 单桂敏.天津大学 2010
本文编号：3684640
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