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内孤立波与张力腿平台相互作用研究
| 论文题名： | 内孤立波与张力腿平台相互作用研究 |
| 关键词： | 两层流体;内孤立波;张力腿平台;载荷特性;相互作用;海洋结构 |
| 摘要： | 随着陆上和近海油气资源的日益枯竭和世界对能源需求的不断增大,世界各国开始探索深海石油资源的钻采,但海洋结构物所面临的海况也更加恶劣。海洋内孤立波即是其中一种典型的恶劣海况,它具有振幅大、持续时间长、非线性等特点,这一特点使得在特定条件下对海洋结构物会造成巨大的破坏。 张力腿平台是一种半固定、半顺应性式平台,因其具有良好的性能,适合深海采油,使用也越来越广泛。针对我国南海这种特殊海洋环境,研究张力腿平台的内孤立波载荷特性具有重要的理论和实际意义。 在回顾和总结了目前国内外研究进展的基础上,本论文就内孤立波与张力腿平台的相互作用问题,开展了以下几个方面的研究工作: 在第二章中,将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推,以基于MCC理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度,发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法。在此基础上,针对有限深两层流体中定态内孤立波KdV、eKdV和MCC理论的适用性条件等问题,开展了系列实验研究,获得了三类内孤立波适用的非线性和色散参数组合条件。 在第三章中,对内孤立波作用下张力腿平台的载荷特性开展了系列实验。研究表明,无因次内孤立波水平力和力矩幅值均与先导内孤立子无因次振幅之间呈线性正比例关系,而且比例系数与上下层流体深度比有关;在各种上下层流体深度比下,无因次内孤立波垂向力幅值与先导内孤立子振幅之间近似为一个二次函数关系。 在第四章中,基于两层流体内孤立波KdV、eKdV和MCC理论,建立了张力腿平台内孤立波载荷的理论模型。研究表明,张力腿平台的内孤立波水平载荷包括立柱与沉箱部分的拖曳力和惯性力两个部分,可由M orison公式进行计算,而其垂向载荷主要为垂向Froude-Krylov力,可以通过内孤立波诱导动压力在立柱底部及沉箱上下湿表面进行积分计算。 本项研究在系列实验基础上,为张力腿平台的内孤立波载荷预报提供了一个实用的理论计算模型。 |
| 作者： | 王竟宇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 尤云祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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