含裙板CALM浮筒水动力特性的解析研究

发布时间：2019-11-26 01:47

【摘要】：本文简要地介绍了CALM(Catenary Anchor Leg Mooring悬链式锚腿系泊)浮筒的研究背景以及国内外在单点系泊方面的研究情况。裙板作为CALM浮筒关键构件,安装在浮筒主体的底部或者中下部,能有效提高系统的附加质量和提供额外的水动力阻尼,可以显著的减小浮筒的垂荡运动和纵横摇运动,在满足CALM浮筒运动性能要求的同时,改变了浮筒的摇荡周期,同时,在瞬息万变的海洋环境中,万一发生碰撞时,裙板也能保护浮筒体本身不受损伤,保证浮筒的正常工作状态。最终使CALM浮筒安全性提高的同时使建造成本得到了大幅度的降低,经济性显著提高成为海洋工程界研究的热点之一。特征函数展开法的优点是不存在边界积分法处理波浪与浮体相互作用问题时所产生的不规则频率问题。本文采用特征函数展开法,通过分区离散及边界匹配的方法建立波浪与含裙板的CALM浮筒相互作用的计算模型。将流场分为浮筒下部、浮筒外部、裙板上部、裙板下部四个子域,利用三维柱坐标系下的分离变量法得到满足自由水面和海底边界条件的速度势表达式,继而通过边界匹配得到各子域速度势中的待定系数及带裙板浮筒所受波浪力和水动力系数,求解运动方程得到浮筒摇荡的运动响应。令浮筒半径趋于零,即为水下垂荡板情况;令裙板半径等于浮筒半径即为水面垂直漂浮圆柱体;令浮筒半径趋于零裙板厚度足够大,即为水下圆柱体情况,因此本文计算模型可处理四种结构形式相互作用问题。用 Matlab编程求解,将计算结果与AQWA对比以验证本文所编程序的准确性。分析了裙板半径,裙板板厚对实裙板CALM浮筒波浪扰动力和水动力系数的影响,在求解浮筒运动响应时考虑了垂荡和纵摇粘性阻尼的影响。结果表明,对于实裙板浮筒,水平波浪力随裙板半径增大而增大,垂向力则随半径增大而减小;裙板半径的增大将使浮筒附加质量增大,从而增大了CALM浮筒垂荡和纵摇的固有周期。因此,可根据工程海域的海况,在满足强度要求下,尽可能经济的选择合适的裙板半径,控制垂荡和纵摇的固有周期,避免发生谐摇,减小垂荡和纵摇运动幅值。最后建立了在不计裙板板厚条件下的带开孔裙板的CALM浮筒计算模型,验证了所编程序正确性并分析了裙板开孔率对浮筒垂向波浪力的影响。
【图文】：

图 1-1 典型的 CALM系统示意图当前使用最多的 CALM 系统,其被广泛使用主要取它适应性强，，可以适用于不同水域、不同地点和不同轮；其次， CALM构造简单,便于制造和安装；CA

带实裙板之浮筒
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U653.2

【参考文献】

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本文编号：2565955