南海北部湾处自升式平台环境载荷研究

发布时间：2017-10-04 16:21

  本文关键词：南海北部湾处自升式平台环境载荷研究

  更多相关文章： 自升式平台 南海北部湾 环境参数 风阻系数 拖曳水动力系数

【摘要】：自升式平台作业工况下风浪载荷计算是平台设计与评价的重要环节。本文以南海北部湾作业处自升式平台风浪载荷为研究对象,对环境参数进行更新,并给出平台风阻系数与弦杆拖曳水动力系数等流体动力参数定义与推荐值,最后分析由参数修正所引发的危险风向角下平台位移响应差异性。具体工作与成果如下:(1)从ECMWF中获取南海北部湾海域环境变量资料,构造单变量序列样本,并使用4种参数估计方法对3种一维极值分布进行优选,最后进行基于单因素法的环境参数推算。结果表明:耿贝尔分布的拟合优度最高,对数正态分布略次之,二参数威布尔分布略差,而在耿贝尔分布参数估计方法中最小二乘法的拟合准确性最高;根据单因素法求出该海域的环境参数:风速为24.7608m/s,有义波高5.6640m。(2)对双变量样本优选二维混合耿贝尔分布,二维耿贝尔逻辑分布,二维对数正态分布,和3类基于耿贝尔分布的Copula分布,并进行基于条件概率法的环境参数推算。结果表明:除Gumbel Copula分布之外,其余分布的拟合效果一致且良好;对于风速主导型样本,Frank Copula分布拟合最佳,对于波高主导型样本,则是Clayton Copula分布;条件概率法中均值相对于众值较保守。(3)分析给出平台风阻系数定义与仿真风载荷求解方法,并以此为基础研究了风阻系数与风向角之间的变化关系。结果表明,风阻系数变化范围在1.15~1.44之间,在90°处取得最大值为1.43,而在45°取得最小值为1.15。除90°之外,其他风阻系数均处于低位,约为1.2;对于以上风阻系数特征,可视化风场给予了有效解释。(4)分析给出弦杆拖曳水动力系数等效定义和仿真流载荷求解方法,并以此为基础,研究了拖曳水动力系数与粗糙度和入射角之间的关系,同时将仿真结果与规范进行对比。结果表明:0°入射角下拖曳水动力系数与粗糙度对数项呈现线性关系,规范系数与之整体吻合良好;R3~R7级别粗糙度下,入射角处在0~45°区间的仿真系数与规范系数吻合较高,在45°~75°入射角时,仿真系数与规范系数差距较大,最终在90°附近,仿真系数又回归规范系数。(5)对危险风向角下不同环境参数与流体动力参数对自升式平台重心位移响应的影响进行分析。结果表明:基于单因素法的环境参数得到的平台位移主要指标明显高于条件概率法;风阻系数的修正使得在危险风向角下平台位移各项指标值下降,其修正效果超过拖曳水动力系数。
【关键词】：自升式平台 南海北部湾 环境参数 风阻系数 拖曳水动力系数
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.381
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 课题研究的背景和意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.2.1 基于一维极值分布的环境参数研究15-16
• 1.2.2 基于二维极值分布的环境参数研究16-17
• 1.2.3 自升式平台风阻系数研究17-18
• 1.2.4 弦杆拖曳水动力系数研究18-20
• 1.3 本文主要研究内容及结构框架20-21
• 1.3.1 研究内容20
• 1.3.2 论文研究思路与章节安排20-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第2章 基于一维极值分布的环境参数研究22-33
• 2.1 环境资料获取与样本构造22-25
• 2.1.1 环境变量简述22
• 2.1.2 长期变量获取22-23
• 2.1.3 随机样本构造23
• 2.1.4 工程应用23-25
• 2.2 一维极值分布优选理论25-28
• 2.2.1 一维耿贝尔分布26-27
• 2.2.2 一维对数正态分布27-28
• 2.2.3 一维威布尔分布28
• 2.3 一维极值分布优选工程应用28-31
• 2.4 环境参数推算31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 基于二维极值分布的环境参数研究33-43
• 3.1 主导与伴随要素相关性分析33
• 3.2 二维极值分布优选理论33-37
• 3.2.1 二维耿贝尔分布34-35
• 3.2.2 二维对数正态分布35-36
• 3.2.3 二维Copula分布36-37
• 3.3 二维极值分布优选工程应用37-41
• 3.3.1 风速主导样本37-39
• 3.3.2 有义波高主导样本39-41
• 3.4 环境参数推算41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 自升式平台风阻系数及其影响规律研究43-54
• 4.1 研究对象与风阻系数定义43-45
• 4.1.1 平台简化模型43-44
• 4.1.2 风阻系数定义44-45
• 4.2 仿真风载荷求解与评价45-50
• 4.2.1 风场数学模型45-47
• 4.2.2 数值离散策略47-48
• 4.2.3 仿真数据评价48-50
• 4.3 风阻系数随风向角变化规律研究50-53
• 4.3.1 规律讨论分析50-51
• 4.3.2 对应风场解释51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 弦杆拖曳水动力系数及其影响规律研究54-67
• 5.1 研究对象与拖曳水动力系数定义54-56
• 5.1.1 弦杆物理模型54-55
• 5.1.2 弦杆拖曳水动力系数定义55-56
• 5.2 仿真流载荷求解56-57
• 5.2.1 流场数学模型56-57
• 5.2.2 数值离散策略57
• 5.3 粗糙度影响规律研究57-61
• 5.3.1 系数动态变化规律58
• 5.3.2 仿真数据评价58-60
• 5.3.3 对应流场解释60-61
• 5.4 入射角影响规律研究61-66
• 5.4.1 系数动态变化规律61-63
• 5.4.2 仿真数据评价63-65
• 5.4.3 对应流场解释65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第6章 南海北部湾处平台作业工况响应分析67-72
• 6.1 环境参数与流体动力参数配对67-68
• 6.2 平台有限元模型构建68-70
• 6.2.1 网格模型建立68-69
• 6.2.2 作业工况加载69-70
• 6.3 平台位移响应差异性分析70-71
• 6.3.1 风浪环境参数影响70
• 6.3.2 流体动力参数影响70-71
• 6.4 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 参考文献74-77
• 附录77-84
• 附录1一维极值分布构建程序77-81
• 附录2二维极值分布构建程序81-84
• 攻读硕士期间主要的研究成果及参与的科研项目84-85
• 致谢85

，

本文编号：971628