基于NSGA-Ⅱ算法的SPAR平台系泊系统截断试验研究
发布时间：2023-04-29 05:36
随着人类开发海洋的步伐逐渐迈向深海海域,SPAR平台由于其良好的作业性能和强大的功能,被视为下一代深海油气生产和开发的主力平台。目前国内外学者也在对SPAR平台的各项内容进行研究,其中由于模型试验水深和实际作业水深无法直接通过缩尺比联通,所以对其系泊系统进行等效水深截断设计具有实际意义。本文以SPAR平台及其系泊系统作为载体,在频域内对其进行水动力分析,以此作为分析的基础,并使用时域分析软件AQWA计算SPAR平台的静力特性和时域运动响应。等效水深截断设计中,使用NSGA-Ⅱ优化算法基于截断前后静力特性相似进行截断设计,以700米的截断水深模拟2000米水深的平台运动和系泊系统的受力情况。优化系泊线长度、单位长度湿重、EA值等参数,快速、精准的得到截断系泊线的各项参数,并以1:70的缩尺比进行水池模型试验研究。模型试验包括SPAR平台的自由衰减试验、RAO试验和不规则波模型试验。以实际的模型试验得到的数据为基础,验证数值计算的准确性。最后根据二者之间数据的差异,进行数值重构和数值外推,得到最终结果。截断设计作为海洋工程中试验中非常重要的一个环节,起到连接前期全水深数值计算和后期模型试验...
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 SPAR平台简介
1.3 等效水深截断设计方法与进展
1.4 本文研究内容
第2章 NSGA-Ⅱ优化方法及计算理论基础
2.1 NSGA-Ⅱ优化算法简介
2.1.1 截断方法简介
2.1.2 NSGA-Ⅱ优化算法
2.1.3 NSGA-Ⅱ优缺点及流程
2.2 悬链线方程
2.2.1 单一成分的悬链线理论
2.2.2 多成分悬链线理论
2.3 集中质量法
2.3.1 集中质量法模型的建立
2.3.2 集中质量法的节点运动方程
2.3.3 运动方程的求解
2.4 本章小结
第3章 SPAR平台总体性能分析
3.1 SPAR平台辐射/绕射分析
3.2 SPAR平台系泊系统总体性能分析
3.2.1 环境条件
3.2.2 时域耦合分析
3.2.3 波频力的计算
3.2.4 低频慢漂力的计算
3.2.5 附加线性阻尼
3.2.6 风力和流力的确定
3.2.7 SPAR平台初始位置的确定
3.3 SPAR平台主尺度介绍及建模
3.3.1 SPAR平台简介
3.3.2 系泊系统的布置方式
3.3.3 单根系泊线的属性
3.3.4 SPAR平台的建模
3.4 计算结果及分析
3.4.1 水动力计算结果分析
3.4.2 静力特性分析
3.4.3 时域动态耦合分析
3.5 本章小结
第4章 基于NSGA-Ⅱ的静力相似截断系泊系统设计
4.1 系泊系统截断设计理论
4.1.1 系泊系统截断设计目的
4.1.2 系泊系统截断设计原则
4.1.3 系泊系统截断设计方法
4.1.4 系泊线静力特性
4.2 截断设计优化的数学模型
4.2.1 设计变量的提出
4.2.2 目标函数的提出
4.2.3 NSGA-Ⅱ的软件实现
4.2.4 截断系泊系统设计
4.3 截断设计的静力特性分析
4.4 截断设计的时域耦合分析
4.5 本章小结
第5章 SPAR平台水池模型试验
5.1 模型试验准备
5.1.1 试验水池介绍
5.1.2 试验坐标系和相似准则
5.1.3 试验模型
5.1.4 模型试验环境参数
5.1.5 试验的系泊方案设计
5.1.6 风力和流力的模拟
5.2 SPAR平台水池试验结果
5.2.1 SPAR模型自由衰减试验
5.2.2 SPAR平台在规则波下的响应
5.2.3 SPAR平台在不规则波下的试验结果
5.3 数值重构和外推结果
5.3.1 水动力参数校核
5.3.2 数值外推结果
5.4 本章小结
结论和展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
主要科研经历
致谢
本文编号：3805273
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 SPAR平台简介
1.3 等效水深截断设计方法与进展
1.4 本文研究内容
第2章 NSGA-Ⅱ优化方法及计算理论基础
2.1 NSGA-Ⅱ优化算法简介
2.1.1 截断方法简介
2.1.2 NSGA-Ⅱ优化算法
2.1.3 NSGA-Ⅱ优缺点及流程
2.2 悬链线方程
2.2.1 单一成分的悬链线理论
2.2.2 多成分悬链线理论
2.3 集中质量法
2.3.1 集中质量法模型的建立
2.3.2 集中质量法的节点运动方程
2.3.3 运动方程的求解
2.4 本章小结
第3章 SPAR平台总体性能分析
3.1 SPAR平台辐射/绕射分析
3.2 SPAR平台系泊系统总体性能分析
3.2.1 环境条件
3.2.2 时域耦合分析
3.2.3 波频力的计算
3.2.4 低频慢漂力的计算
3.2.5 附加线性阻尼
3.2.6 风力和流力的确定
3.2.7 SPAR平台初始位置的确定
3.3 SPAR平台主尺度介绍及建模
3.3.1 SPAR平台简介
3.3.2 系泊系统的布置方式
3.3.3 单根系泊线的属性
3.3.4 SPAR平台的建模
3.4 计算结果及分析
3.4.1 水动力计算结果分析
3.4.2 静力特性分析
3.4.3 时域动态耦合分析
3.5 本章小结
第4章 基于NSGA-Ⅱ的静力相似截断系泊系统设计
4.1 系泊系统截断设计理论
4.1.1 系泊系统截断设计目的
4.1.2 系泊系统截断设计原则
4.1.3 系泊系统截断设计方法
4.1.4 系泊线静力特性
4.2 截断设计优化的数学模型
4.2.1 设计变量的提出
4.2.2 目标函数的提出
4.2.3 NSGA-Ⅱ的软件实现
4.2.4 截断系泊系统设计
4.3 截断设计的静力特性分析
4.4 截断设计的时域耦合分析
4.5 本章小结
第5章 SPAR平台水池模型试验
5.1 模型试验准备
5.1.1 试验水池介绍
5.1.2 试验坐标系和相似准则
5.1.3 试验模型
5.1.4 模型试验环境参数
5.1.5 试验的系泊方案设计
5.1.6 风力和流力的模拟
5.2 SPAR平台水池试验结果
5.2.1 SPAR模型自由衰减试验
5.2.2 SPAR平台在规则波下的响应
5.2.3 SPAR平台在不规则波下的试验结果
5.3 数值重构和外推结果
5.3.1 水动力参数校核
5.3.2 数值外推结果
5.4 本章小结
结论和展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
主要科研经历
致谢
本文编号：3805273
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3805273.html
