浮式平台定位方式对气隙的影响研究
发布时间：2023-04-17 00:17
恶劣海况下浮式平台的运动与波面变化会导致气隙值的变化,负气隙可能会导致平台结构的破坏,甚至人员伤亡。与此同时,浮式平台气隙变化对锚泊系统参数、定位方式以及作业水深的差异非常敏感。本文对浮式平台的气隙运动特性进行了研究,针对锚泊系统参数、定位方式以及作业水深差异对平台气隙的产生机理及其影响特性进行了深入探索和分析。主要包括以下几个方面:1、基于Morison公式计算平台横撑、斜撑等构件的波浪载荷,基于三维势流理论对平台立柱、浮箱等大型结构进行辐射、绕射分析,并考虑浮箱与立柱间的互相作用,对平台水动力性能进行研究。以一典型浮式半潜平台为例,计算了频域内平台的水动力系数及运动响应传递函数,分析了平台在恶劣海况下的运动响应,并在时域内对平台关注点气隙运动特性进行分析和预报,为后续研究奠定了基础。2、改进了现有的深水浮式平台及其定位系统耦合分析技术,拓展了试验与数值相结合的平台模型重构与外推的时域全耦合分析方法。由于试验很难同时有效地模拟平台所受的风浪流载荷,平台的锚链长度随着服役水深的增加发生变化,全尺寸模拟很难实现,而缩尺比试验又无法保证计算的精确性。本文改进了现有的平台耦合分析技术,发展了...
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 浮式结构定位系统特点
1.2.1 锚泊定位系统
1.2.2 动力定位系统
1.2.3 动力辅助锚泊定位系统
1.3 平台气隙问题研究进展
1.3.1 国外研究进展
1.3.2 国内研究进展
1.4 平台水动力性能研究进展
1.5 论文主要工作
第2章 浮式平台时域分析理论
2.1 引言
2.2 浮式平台运动模型
2.3 环境载荷模型
2.3.1 海风模型
2.3.2 海流模型
2.3.3 海浪模型
2.4 锚泊系统外力
2.5 推力系统外力
2.6 频域和时域运动方程及分析方法
2.6.1 频域运动方程
2.6.2 时域运动方程
2.6.3 频域和时域分析方法
2.7 浮式平台定位原理
2.7.1 ATA定位原理
2.7.2 锚泊定位原理
2.8 本章小结
第3章 浮式平台水动力性能数值研究
3.1 引言
3.2 浮式结构水动力分析
3.2.1 一阶波浪力
3.2.2 二阶波浪力
3.3 算例分析
3.3.1 平台数值模型
3.3.2 环境载荷方向定义
3.3.3 海况设计
3.3.4 分析结果
3.3.5 平台关注点气隙预报
3.4 本章小结
第4章 锚泊定位系统参数对浮式平台气隙的影响研究
4.1 引言
4.2 基于试验的浮式平台数值模拟
4.2.1 水池试验
4.2.2 风洞试验
4.2.3 数值模拟
4.3 数值模型重构与外推
4.3.1 风流载荷系数重构
4.3.2 试验模型与数值模型的固有周期
4.3.3 粘滞曳力
4.3.4 辐射阻尼
4.3.5 波浪谱
4.3.6 平台运动响应与锚泊力
4.3.7 数值模型外推
4.4 锚泊参数对浮式平台气隙影响的时域全耦合计算
4.4.1 海况设计
4.4.2 计算工况
4.4.3 计算结果
4.5 锚泊系统参数对浮式平台气隙的影响特性研究
4.5.1 锚链长度对平台气隙的影响特性研究
4.5.2 锚链刚度对平台气隙的影响特性研究
4.5.3 锚链类型对平台气隙的影响特性研究
4.6 锚泊系统参数对浮式平台气隙的影响机理研究
4.6.1 系泊系统恢复力的求解
4.6.2 锚泊系统参数对平台系泊刚度的影响研究
4.6.3 锚泊系统参数对平台系泊力的影响研究
4.7 本章小结
第5章 ATA与锚泊定位对浮式平台气隙影响的比较研究
5.1 引言
5.2 不同定位方式下浮式平台时域全耦合计算
5.2.1 ATA平台的推进力
5.2.2 计算工况
5.2.3 平台气隙响应计算
5.3 不同定位方式对浮式平台气隙的影响特性分析
5.3.1 平台在迎浪工况下气隙和波浪砰击影响特性分析
5.3.2 平台在斜浪工况下气隙和波浪砰击影响特性分析
5.3.3 平台在横浪工况下气隙和波浪砰击影响特性分析
5.4 本章小结
第6章 不同工作水深下定位方式对浮式平台气隙影响的研究
6.1 引言
6.2 不同工作水深下浮式平台时域全耦合计算
6.2.1 计算工况
6.2.2 不同工作水深下ATA定位平台气隙和波浪砰击预报
6.2.3 不同工作水深下锚泊定位平台气隙和波浪砰击预报
6.3 不同工作水深下浮式平台的气隙和波浪砰击比较分析
6.3.1 迎浪作用下平台气隙和波浪砰击比较分析
6.3.2 斜浪作用下平台气隙和波浪砰击比较分析
6.3.3 横浪作用下平台气隙和波浪砰击比较分析
6.4 不同工作水深下浮式平台气隙响应能量谱分析
6.4.1 ATA定位平台气隙响应能量谱分析
6.4.2 锚泊定位平台气隙响应能量谱分析
6.5 工作水深对浮式平台气隙的影响机理研究
6.5.1 工作水深对平台系泊刚度的影响研究
6.5.2 工作水深对平台系泊力的影响研究
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 本文展望
参考文献
附录1
附录2
附录3
附录4
攻读学位期间公开发表论文
致谢
作者简介
本文编号：3792174
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 浮式结构定位系统特点
1.2.1 锚泊定位系统
1.2.2 动力定位系统
1.2.3 动力辅助锚泊定位系统
1.3 平台气隙问题研究进展
1.3.1 国外研究进展
1.3.2 国内研究进展
1.4 平台水动力性能研究进展
1.5 论文主要工作
第2章 浮式平台时域分析理论
2.1 引言
2.2 浮式平台运动模型
2.3 环境载荷模型
2.3.1 海风模型
2.3.2 海流模型
2.3.3 海浪模型
2.4 锚泊系统外力
2.5 推力系统外力
2.6 频域和时域运动方程及分析方法
2.6.1 频域运动方程
2.6.2 时域运动方程
2.6.3 频域和时域分析方法
2.7 浮式平台定位原理
2.7.1 ATA定位原理
2.7.2 锚泊定位原理
2.8 本章小结
第3章 浮式平台水动力性能数值研究
3.1 引言
3.2 浮式结构水动力分析
3.2.1 一阶波浪力
3.2.2 二阶波浪力
3.3 算例分析
3.3.1 平台数值模型
3.3.2 环境载荷方向定义
3.3.3 海况设计
3.3.4 分析结果
3.3.5 平台关注点气隙预报
3.4 本章小结
第4章 锚泊定位系统参数对浮式平台气隙的影响研究
4.1 引言
4.2 基于试验的浮式平台数值模拟
4.2.1 水池试验
4.2.2 风洞试验
4.2.3 数值模拟
4.3 数值模型重构与外推
4.3.1 风流载荷系数重构
4.3.2 试验模型与数值模型的固有周期
4.3.3 粘滞曳力
4.3.4 辐射阻尼
4.3.5 波浪谱
4.3.6 平台运动响应与锚泊力
4.3.7 数值模型外推
4.4 锚泊参数对浮式平台气隙影响的时域全耦合计算
4.4.1 海况设计
4.4.2 计算工况
4.4.3 计算结果
4.5 锚泊系统参数对浮式平台气隙的影响特性研究
4.5.1 锚链长度对平台气隙的影响特性研究
4.5.2 锚链刚度对平台气隙的影响特性研究
4.5.3 锚链类型对平台气隙的影响特性研究
4.6 锚泊系统参数对浮式平台气隙的影响机理研究
4.6.1 系泊系统恢复力的求解
4.6.2 锚泊系统参数对平台系泊刚度的影响研究
4.6.3 锚泊系统参数对平台系泊力的影响研究
4.7 本章小结
第5章 ATA与锚泊定位对浮式平台气隙影响的比较研究
5.1 引言
5.2 不同定位方式下浮式平台时域全耦合计算
5.2.1 ATA平台的推进力
5.2.2 计算工况
5.2.3 平台气隙响应计算
5.3 不同定位方式对浮式平台气隙的影响特性分析
5.3.1 平台在迎浪工况下气隙和波浪砰击影响特性分析
5.3.2 平台在斜浪工况下气隙和波浪砰击影响特性分析
5.3.3 平台在横浪工况下气隙和波浪砰击影响特性分析
5.4 本章小结
第6章 不同工作水深下定位方式对浮式平台气隙影响的研究
6.1 引言
6.2 不同工作水深下浮式平台时域全耦合计算
6.2.1 计算工况
6.2.2 不同工作水深下ATA定位平台气隙和波浪砰击预报
6.2.3 不同工作水深下锚泊定位平台气隙和波浪砰击预报
6.3 不同工作水深下浮式平台的气隙和波浪砰击比较分析
6.3.1 迎浪作用下平台气隙和波浪砰击比较分析
6.3.2 斜浪作用下平台气隙和波浪砰击比较分析
6.3.3 横浪作用下平台气隙和波浪砰击比较分析
6.4 不同工作水深下浮式平台气隙响应能量谱分析
6.4.1 ATA定位平台气隙响应能量谱分析
6.4.2 锚泊定位平台气隙响应能量谱分析
6.5 工作水深对浮式平台气隙的影响机理研究
6.5.1 工作水深对平台系泊刚度的影响研究
6.5.2 工作水深对平台系泊力的影响研究
6.6 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 本文展望
参考文献
附录1
附录2
附录3
附录4
攻读学位期间公开发表论文
致谢
作者简介
本文编号：3792174
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