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南海北部湾处自升式平台环境载荷研究
| 论文题名： | 南海北部湾处自升式平台环境载荷研究 |
| 关键词： | 自升式平台;南海北部湾;环境载荷;风阻系数;拖曳水动力系数 |
| 摘要： | 自升式平台作业工况下风浪载荷计算是平台设计与评价的重要环节。本文以南海北部湾作业处自升式平台风浪载荷为研究对象，对环境参数进行更新，并给出平台风阻系数与弦杆拖曳水动力系数等流体动力参数定义与推荐值，最后分析由参数修正所引发的危险风向角下平台位移响应差异性。具体工作与成果如下： （1）从 ECMWF中获取南海北部湾海域环境变量资料，构造单变量序列样本，并使用4种参数估计方法对3种一维极值分布进行优选，最后进行基于单因素法的环境参数推算。结果表明：耿贝尔分布的拟合优度最高，对数正态分布略次之，二参数威布尔分布略差，而在耿贝尔分布参数估计方法中最小二乘法的拟合准确性最高；根据单因素法求出该海域的环境参数：风速为24.7608m/s，有义波高5.6640m。 （2）对双变量样本优选二维混合耿贝尔分布，二维耿贝尔逻辑分布，二维对数正态分布，和3类基于耿贝尔分布的Copula分布，并进行基于条件概率法的环境参数推算。结果表明：除Gumbel Copula分布之外，其余分布的拟合效果一致且良好；对于风速主导型样本，Frank Copula分布拟合最佳，对于波高主导型样本，则是 Clayton Copula分布；条件概率法中均值相对于众值较保守。 （3）分析给出平台风阻系数定义与仿真风载荷求解方法，并以此为基础研究了风阻系数与风向角之间的变化关系。结果表明，风阻系数变化范围在1.15~1.44之间，在90°处取得最大值为1.43，而在45°取得最小值为1.15。除90°之外，其他风阻系数均处于低位，约为1.2；对于以上风阻系数特征，可视化风场给予了有效解释。 （4）分析给出弦杆拖曳水动力系数等效定义和仿真流载荷求解方法，并以此为基础，研究了拖曳水动力系数与粗糙度和入射角之间的关系，同时将仿真结果与规范进行对比。结果表明：0°入射角下拖曳水动力系数与粗糙度对数项呈现线性关系，规范系数与之整体吻合良好；R3~R7级别粗糙度下，入射角处在0~45°区间的仿真系数与规范系数吻合较高，在45°~75°入射角时，仿真系数与规范系数差距较大，最终在90°附近，仿真系数又回归规范系数。 （5）对危险风向角下不同环境参数与流体动力参数对自升式平台重心位移响应的影响进行分析。结果表明：基于单因素法的环境参数得到的平台位移主要指标明显高于条件概率法；风阻系数的修正使得在危险风向角下平台位移各项指标值下降，其修正效果超过拖曳水动力系数。 |
| 作者： | 秦文龙 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 唐文献 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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