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原文传递浮式液化天然气生产装备(FLNG)水动力特性研究

论文题名：	浮式液化天然气生产装备(FLNG)水动力特性研究
关键词：	浮式液化天然气生产装备;液舱晃荡;单点系泊;水动力特性;数值计算
摘要：	浮式液化天然气系统（FLNG）作为一种集海上天然气/石油气的生产、液化、储存与卸载功能为一体的新型天然气开发平台，具有开采灵活、可独立开发、可重复利用等特点。其水动力性能及其关键技术的研究是目前海洋工程领域的前沿课题，也是我国南海油气资源开发战略中的重要课题。本文选用一作业于南海荔湾3-1海域的FLNG系统作为研究对象，采用了模型试验和数值计算相结合的方法，对其水动力特性进行了研究。　　论文重点研究了FLNG液舱晃荡的影响。通过静水衰减试验和白噪声试验获得FLNG在不同载况下的衰减试验结果以及频域运动响应，同时采用了三维线性势流理论对液舱晃荡和FLNG之间耦合进行计算，并将75%装载量下的工况结果与实验结果进行了比对，取得了较好的一致性。在此基础上，对液舱晃荡的影响进行了对比计算分析。计算结果显示：液舱晃荡对较大装载量下的FLNG起到了一定的减摇作用，但同时也增大了横摇周期；纵荡和横荡运动受到液舱晃荡的影响，在液舱一阶固有频率附近产生较为明显的响应；液舱晃荡对FLNG纵摇和首摇的影响不显著，对垂荡的影响可以忽略；晃荡的影响对FLNG的附加质量影响较大，能够减小FLNG的平均漂移运动；不同的海况对液舱的减摇性能影响明显；迎浪角较大时，LNG舱壁压力值偏大，且分布受到了波浪相位的影响。　　在三维势流理论对FLNG的运动预报较为准确的基础上，对影响FLNG频域水动力性能的因素进行了探讨。通过计算分析，可得到以下主要结论：为方形系数较大的FLNG安装舭龙骨时，由于舭龙骨的宽度较小，对FLNG的减摇作用有限明显；LNG舱内液量的变化对纵荡、横荡和首摇的附加质量影响较为明显，对横摇势流阻尼影响较大；液量对FLNG的运动响应的影响主要体现在横摇和首摇；低液位下，LNG舱壁所受压力大于高液位的情况，且最大值出现在自由液面附近；LNG液舱内较小的液体密度仍然可以起到减摇的作用；与GTT型液舱相比，MOSS型液舱内的晃荡显著地增加了FLNG的横荡、垂荡、横摇、纵摇运动RAOs和纵荡以及首摇的平均漂移力，但其舱壁受到晃荡的压力较小。　　此外，通过水池模型试验和数值计算方法，对FLNG船体/单点系泊系统耦合水动力性能研究进行了研究。使用试验分析了时域液舱晃荡对FLNG运动的影响，使用数值计算分析了 FLNG的锚泊受力特点。得到的结论有：在生存海况下，FLNG系统的运动平衡位置较工作海况下发生了较大变化，且随着波浪谱峰周期的增大，船体水平面内运动对系缆张力贡献增大；在南海百年一遇极限海况下，系泊缆所受的最大顶端张力为8344kN，为原设计破断载荷的44.1%，表明该系泊系统的设计是安全可靠的；对FLNG系统来说，50%装载量下所受到的风浪流总载荷达到了一个较大值，其锚泊系统受力较较低装载量和较高装载量下的锚泊系统受力为大。　　综上所述，本文对液舱晃荡对于船体运动影响等FLNG关键水动力性能展开了较为系统和深入的研究，为我国未来在南海海域应用FLNG，提供了有价值的技术支持。
作者：	王舒雅
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	陈刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文