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基于AQWA的单点软刚臂系泊浮体的水动力响应研究
| 论文题名： | 基于AQWA的单点软刚臂系泊浮体的水动力响应研究 |
| 关键词： | 单点系泊;浮式平台;软刚臂;海洋环境荷载;水动力响应;数值计算 |
| 摘要： | 随着海洋资源开发进程的不断深入，各类海洋作业平台相继投入使用。当前我国海洋生产平台上均通过自建的发电机组供电，由于其存在诸多不足，因此考虑利用专门的浮式平台为其提供能源，并采用单点软刚臂系泊。由于软刚臂系泊的船体通常具有较大的运动响应，为研究系泊船在海上作业的安全性，本文基于AQWA软件开展了系泊船的水动力响应研究，分析其在海洋环境荷载下的运动及其软刚臂系泊力的规律。 本文首先开展了系泊船频域下的数值计算，得到运动幅值响应算子、一阶波浪力、附加质量、辐射阻尼等水动力参数，比较分析了不同水深、吃水和入射方向下运动性能。建立系泊船与软刚臂系泊系统的多刚体耦合动力分析模型，对系泊船在不规则波浪和风浪流组合荷载下进行了时域模拟计算，分析了系泊船在不同风浪流组合下运动和系泊荷载响应规律，分析了不同吃水、水深、重现期、压载水质量下极限海况的船体运动以及软刚臂系泊力响应，主要得到下结论： （1）水平面内的运动响应RAOs随频率增加而迅速减小，水深的变化对RAOs的影响并不明显；在波频以及高频范围内，垂直面内RAOs随着水深吃水比的减小而减小。 （2）随着水深吃水比的减小，附加质量和辐射阻尼有大幅增加，特别是垂直面内的运动模态，其增大趋势十分明显。 （3）风浪流作用下，船体的平衡位置主要取决于风、流方向，与浪向关系较小。 （4）在迎风、顶浪条件下，随着流荷载与船体初始艏向夹角的增大，船体运动幅值增大；在迎风、斜浪条件下，船体运动幅值随夹角的增大反而减小，以船体的横向运动（横荡、横摇、艏摇）表现较为明显。在风浪同向、横流，以及迎风、斜浪、无流或斜流情况下系泊船运动响应及软刚臂系泊力最大，可认为较为危险的荷载组合。 （5）在千年一遇及万年一遇风浪流荷载作用下，X-Z平面运动（纵荡、升沉、纵摇）大幅增加，发生软刚臂与船艏的剧烈碰撞，产生远超设计值的系泊力极大值。 （6）吃水的增加引起的船舶的运动响应与系泊力的增加不大。 （7）水平面内运动响应随着水深的减小而大幅增加，而垂直面内运动随水深增大而显著减小；对应的，X方向系泊力随水深减小而增大，而两侧系泊腿Z方向系泊力有所减小。 （8）在万年一遇工况下，增加软刚臂压载水质量船体运动响应减小并不明显，而软刚臂系泊力则会显著增加。 |
| 作者： | 姚程 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 马玉祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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