内孤立波与浮式生产储卸油系统作用特性研究

发布时间：2017-09-04 22:17

  本文关键词：内孤立波与浮式生产储卸油系统作用特性研究

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【摘要】：在我国南海海域，由于海况复杂，结构物受到各种恶劣的海洋环境的影响，严重的甚至危及海上作业、生产安全。在这多种海洋环境中，内孤立波由于其具有振幅大、持续时间长等特点，对海洋结构物可能造成巨大的危害，然而，海洋内孤立波对海洋结构物作用的相关研究却相对较少。因此，开展相关课题的研究显得非常迫切。 在较为系统地总结了国内外的相关研究进展的基础上，本文就内孤立波对深水浮式生产储卸油系统的作用特性问题，进行了如下的研究工作： 在第二章中,在大型重力式密度分层水槽中，针对浮式生产储卸油系统在内孤立波条件下的载荷特性开展了系列实验。研究表明，内孤立波对FPSO的载荷作用包括了两部分，，分别为船体吃水表面的摩擦阻力和Froude-Krylov力，基于两层流体内孤立波KdV、eKdV和MCC理论，建立其载荷理论模型。研究结果表明，摩擦阻力系数与内孤立波诱导速度场的雷诺数之间为反比例关系，且定量确定了二者关系。基于上述理论模型所求出的载荷计算结果与系列实验结果吻合。本章以实验结果为依据，对FPSO的内孤立波载荷预报提供了一个实用的理论计算模型。 在第三章中，运用上述载荷计算的理论模型，结合时域运动方程理论，建立了二维的耦合动力响应模型。应用此模型分析了迎波状态下，FPSO由于内波致流对船体产生的载荷而引起的纵荡、垂荡和纵摇三个自由度的运动时历特征以及系泊系统的受力时历。分析结果表明，FPSO系泊索顶端水平预张力的大小对其水平运动幅值有显著的影响，当水平预张力较小时FPSO在内孤立波环境下的运动具有运动幅度大、运动历时较长等特点，且会引起系泊张力显著增大。此外，当总水深不变，其运动幅值随上层水深的变化而产生变化，纵荡与纵摇幅值随上层水深增大而减小，垂荡幅值则为先变大，后变小。 本项研究在实验的基础上，建立了动力响应的理论模型，为工程实际提供一定参考。
【关键词】：内孤立波 FPSO 载荷特性 耦合响应
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38;U661
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 论文研究背景和意义12-15
• 1.2 海洋内孤立波概述15-17
• 1.2.1 内孤立波特性与生成机制15-16
• 1.2.2 内孤立波研究现状16-17
• 1.3 深水平台发展状况17-19
• 1.4 内孤立波与海洋结构物相互作用研究现状19-21
• 1.5 论文主要工作内容及创新点21-22
• 1.5.1 论文主要研究内容21
• 1.5.2 论文主要创新点21-22
• 第二章 FPSO 内孤立波载荷实验及其理论模型22-50
• 2.1 内孤立波载荷理论22-27
• 2.1.1 内孤立波理论22-25
• 2.1.2 内孤立波理论适用性条件25-26
• 2.1.3 内孤立波载荷理论26-27
• 2.2 实验模型与方法27-30
• 2.3 内孤立波实验结果30-39
• 2.4 FPSO 实验与理论结果比较39-48
• 2.4.1 水平力实验与理论结果比较40-42
• 2.4.2 垂向力实验与理论结果比较42-45
• 2.4.3 力矩实验和理论结果比较45-48
• 2.5 本章小结48-50
• 第三章 内孤立波作用下 FPSO 动力响应特性50-71
• 3.1 理论模型50-59
• 3.1.1 运动方程50-51
• 3.1.2 内孤立波的作用力计算51-52
• 3.1.3 浮力与浮力矩的计算52
• 3.1.4 系泊力的计算52-59
• 3.2 结果与分析59-69
• 3.3 本章小结69-71
• 第四章 结论与展望71-73
• 4.1 结论71
• 4.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士期间已发表或录用的论文79

【参考文献】

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本文编号：794156