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基于舱内载液晃荡的FLNG运动抑制研究
| 论文题名： | 基于舱内载液晃荡的FLNG运动抑制研究 |
| 关键词： | FLNG船;载液晃荡;状态空间;耦合分析;运动抑制 |
| 摘要： | 为了实现深海天然气田的开发和利用，各国陆续开展了FLNG（Floating Liquefied Natural Gas）船的设计和建造工作。作为一种新型的深海油气开发设施，FLNG能够集海底天然气的开采、液化储存和外输于一体，具有非常广阔的应用前景。通常，FLNG船整个寿命周期都将采用单点或多点系泊方式系泊在深海里进行作业。在整个设计寿命过程中，配备有多个LNG舱的FLNG船可能遭遇到多种恶劣海况的作用。同时，LNG液货舱内载液经常处于半载状态，波浪引起FLNG运动将引发载液晃荡，反过来，剧烈晃荡的载液作用在液货舱的舱壁上又和波浪一起对FLNG运动产生耦合影响。当载液的晃荡载荷足够大时，这种耦合效应将不可忽略，使波浪作用下的FLNG运动响应发生改变。如果船体波浪运动响应过大将导致生产液化效率的降低和设备故障的发生。因此，有必要减少FLNG在恶劣海况作用下的运动响应。 本文分别开展了基于储舱内晃荡荷载来抑制FLNG船纵摇和横摇运动的研究。首先，基于三维势流理论和波浪理论，本文详细推导和求得了频域内的FLNG船运动方程。然后，基于脉冲响应函数法（impulse response function），把频域内计算的水动力系数转化到时域内，最终求得时域内的FLNG运动方程。假设FLNG进行单自由度的纵摇和横摇运动，把TLD（Tuned Liquid Dampers）被动控制水箱应用于模拟LNG矩形舱内载液晃荡，求得相应运动下的晃荡载荷控制力，分别建立了晃荡载荷作用下的FLNG横摇和纵摇运动时域耦合方程。通过把时域方程中的卷积项改写成状态空间形式，耦合方程最终被转化为一阶常微分方程组，给出初始条件，最后与晃荡载荷同时进行求解。根据建立的FLNG运动与LNG舱内载液晃荡的耦合模型，本文选取了采用不同系泊方式的两艘FLNG船为例分别进行研究。结果表明，通过合理选择和设计载液深度等关键参数，舱内载液晃荡产生的控制力能够起到大幅抑制FLNG纵摇或横摇运动幅值的有利效果。 |
| 作者： | 段要全 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 张文首 |
| 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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