基于实验的LNG液舱晃荡冲击荷载特征分析研究

发布时间：2018-02-24 10:01

  本文关键词： 晃荡模型实验 冲击荷载 比尺效应 希尔伯特-黄变换 自回归滑动平均模型　出处：《大连理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：浮式液化天然气生产装备(Floating Liquefied Natural Gas, FLNG)／液态天然气船(Liquefied Natural Gas Ship, LNG Ship)是海洋工程油气开发领域重点发展的关键装备,在未来的海洋LNG(-163℃)开采以及全球范围运输中都扮演着重要的角色。而GTT薄膜型储液舱作为LNG的存储设备,是FLNG/LNG船不可或缺的关键组成部分之一。但是,当开采过程中LNG处于部分装载时,晃荡问题成为液舱设计重要的考虑因素。目前对于大型储液舱晃荡问题的研究主要依托室内模型晃荡实验方法。本文充分调研国内外基于Froude相似准则的晃荡实验方法和冲击荷载比尺效应研究,以及晃荡荷载非线性特征的频域分析与预测方法。考虑现有工作的不足之处,首先,建立了室内模型晃荡实验体系,并基于三个不同比尺的GTT模型储液舱开展比尺效应实验研究。通过采用Froude相似准则将所测冲击峰值进行还原,并作超越概率统计分析和三参数Weibull分布拟合。结果表明采用Froude相似准则将模型结果还原到原型是一种保守的方法,同时,气液密度比是影响比尺效应的重要因素,并提出比尺效应的量化方法和补偿措施。考虑晃荡荷载时间历程的强非线性特征,基于大比尺储液舱模型实验结果,引入希尔伯特-黄变换 (Hilbert-Huang Transform, HHT)-经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)方法对晃荡压力时程曲线进行频域分析,剖析荷载信号的特征尺度和瞬时频率信息。结果表明,晃荡压力时程高阶分量代表着高频噪声部分,中高阶分量为晃荡荷载的主要能量组成,而低阶分量为液面的晃动趋势；并在此基础上重新过滤得到了去除噪声的晃荡压力时程。最后,本文引入自回归移动平均过程模型(Auto Regressive Moving Average Model, ARMA)时间序列模型对不规则激励作用下晃荡冲击荷载有效峰值进行数学模型拟合研究,并尝试对晃荡压力峰值进行预测。结果表明ARMA模型能够用于晃荡荷载峰值序列的保守预测。本论文依托十二五国家科技重大专项-“大型油气田及煤层气开发”项目子课题“大型FLNG/FLPG,FDPSO关键技术”(2011ZX05026-006-06),其所研究成果为大型液舱晃荡问题的研究提供了有益的参考。
[Abstract]:Floating Liquefied Natural gas, flange / liquefied Natural Gas ship (LNG Shipp) is the key equipment in the field of offshore engineering oil and gas development. It plays an important role in the future ocean LNG(-163 鈩，

本文编号：1529812