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FPSO系统水动力混合模型试验研究
| 论文题名： | FPSO系统水动力混合模型试验研究 |
| 关键词： | 多点系泊;混合模型试验;外输系统;等效截断设计;浮式生产储油卸油装置;受力特性 |
| 摘要： | 全球海洋深水区油气资源丰富，自1970s至今，世界深水油气勘探迅猛发展，已遍布四大洋18个深水盆地。西非海域的油气储量巨大，已经成为世界海洋油气工业最具活力的投资区域，被誉为“真正”深水油区。 多点系泊FPSO+自由站立式立管群+外输浮筒+穿梭油轮的开发模式已经在西非深水油气田开发中得到了广泛应用，是研究西非深水工程关键技术必不可少的内容。本文以此为背景，主要针对西非海域多点系泊FPSO，对其涌浪和风浪共同作用下的总体性能进行了混合模型试验研究。 首先，对FPSO系统进行了系泊系统和外输系统的等效截断设计。基于静力相似准则，对30万吨FPSO多点系泊系统进行了等效水深和等效水平截断设计，截断系泊系统能够较好的满足0度至180度的环境方向要求；基于静力相似和动力相似对外输油管进行了等效截断设计，并给出了具体的截断设计方法，为模型试验提供了技术支持。 其次，在哈尔滨工程大学综合试验深水池开展30万吨FPSO水池试验，试验内容分为六个部分：自由衰减试验、R AO试验、流载荷试验、风阻力试验、不规则波运动试验和与穿梭油轮的耦合试验。试验结果为FPSO数值计算提供必要依据。 然后，根据模型试验结果，采用水动力计算分析软件 AQ WA建立截断设计的数值模型，进行数值重构，获取FPSO系统重要水动力参数，并获得正确的数值计算模型。在此基础上，建立了实际水深计算模型，通过时域耦合计算预报FPSO运动响应和系泊系统受力，作为最终的计算结果。数值重构和数值外推的结果与试验结果吻合较好，表明截断设计的合理性和试验的准确性。 最后，在模型试验和数值计算的基础上，分析了FPSO单独在位时的垂向运动响应；并分析了外输系统对FPSO运动响应和系泊系统受力等特性的影响。分析结果表明：FPSO垂向运动主要受涌浪影响；外输系统对FPSO的运动响应和系泊受力存在较大影响，在研究西非海域深水油气工程中不能忽略整个系统的全耦合计算分析。 总之，本文通过对西非海域多点系泊FPSO进行混合模型试验研究，得到了FPSO总体响应和系泊受力特性等的相关规律，为西非深水油气工程提供理论支持与建议。 |
| 作者： | 王文伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙丽萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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