深海系泊缆等效水深截断点处运动和受力的仿真及控制

发布时间：2024-03-09 11:58

　　随着深海平台工作水深的加深，海洋工程水池尺度不足，需要对整个平台及其系泊系统采用混合模型试验方法进行模型试验。混合模型试验技术主要有被动式和主动式两种。 在开展被动式混合模型试验时，采用改进了的自适应混沌粒子群算法对截断水深系统进行优化设计。在粒子群算法的迭代过程中加入了缩小各变量搜索范围的方法，并引入两个变化因子，来调节搜索范围，避免粒子陷入局部最优，提高了计算精度，加快了收敛速度。并以一914.4m水深的内转塔式FPSO为例，其截断水深为214.4m，计算结果表明此算法具有较强的优化能力。 直接通过模型试验获得所需要的结果无疑是最理想的选择，这需要采用主动式混合模型试验技术，其关键是得到系泊缆截断点处的运动和受力。基于集中质量法对非线性、多自由度的系泊缆进行动力分析，计算出系泊缆指定截断点处的六自由度运动和受力。将上端点视为输入端，截断点视为输出端，推导出截断点处的运动和受力相对于上端点的变化规律，便于在主动式混合模型试验过程中可以根据上端点运动实时解算出截断点处的运动和受力情况，以期为主动式混合模型实验方法提供技术支持。 以一120m水深FPSO的系泊为例，在给定单一方向上系泊缆...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
图清单
表清单
1 绪论
    1.1 混合模型水动力试验技术介绍
        1.1.1 深海海洋平台的发展
        1.1.2 混合模型试验技术研究进展
    1.2 混合模型水动力试验技术研究进展
    1.3 等效水深截断系统优化设计研究现状
    1.4 本文研究内容及创新点
2 系泊缆力学特性计算
    2.1 单根系泊缆的静力计算
        2.1.1 单根系泊缆静力计算的悬链线方法
        2.1.2 单根系泊缆静力计算的集中质量法
        2.1.3 静力计算理论的验证
    2.2 复合单缆系泊系统的静力计算
        2.2.1 复合单缆系统静力计算
        2.2.2 复合单缆系统静力特性计算方法
        2.2.3 算法验证
    2.3 静力特性算例分析
    2.4 系泊缆动力分析的集中质量法
        2.4.1 运动方程的建立
        2.4.2 运动方程的求解
        2.4.3 边界条件的处理
        2.4.4 计算流程
    2.5 三维集中质量法
        2.5.1 系泊缆动力分析的三维集中质量法
        2.5.2 线性化处理
    2.6 算例验证及分析
    2.7 本章小结
3 等效水深截断系统的设计
    3.1 基于静力特性相似的截断系统设计
        3.1.1 等效设计原则
        3.1.2 系泊总静力特性计算
    3.2 等效水深截断系统优化设计
        3.2.1 优化准则
        3.2.2 变量设计
        3.2.3 目标函数
    3.3 ACPSO 的改进
        3.3.1 ACPSO 算法
        3.3.2 ACPSO 算法的改进
    3.4 算例验证
        3.4.1 算例描述
        3.4.2 截断方案设计
        3.4.3 优化结果及分析
    3.5 本章小结
4 水深截断系泊缆动力响应分析
    4.1 时域与频域的转换
    4.2 随机波浪
        4.2.1 JONSWAP 谱
        4.2.2 随机波浪的生成
    4.3 系泊缆动力响应的计算
        4.3.1 系泊缆静态形状及张力计算
        4.3.2 上端点的运动为正弦波时系泊缆动态响应分析
        4.3.3 上端点的运动为随机波时系泊缆动态响应分析
    4.4 RAO 的计算
    4.5 本章小结
5 系泊缆截断点的仿真及控制
    5.1 相似准则
    5.2 虚拟样机的建立
    5.3 约束和参数设置
        5.3.1 约束的定义
        5.3.2 基本参数的定义
    5.4 运动学仿真与控制
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 改进与展望
参考文献
作者简介



本文编号：3923391