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FPSO平台运动与载荷响应的全非线性模拟方法研究
| 论文题名： | FPSO平台运动与载荷响应的全非线性模拟方法研究 |
| 关键词： | FPSO平台;全非线性模拟;船舶运动;环境载荷 |
| 摘要： | 对于长期在深海工作的FPSO平台，深海多发的恶劣海况对环境载荷的模拟方法提出了很高要求。本文研究了一种用以计算FPSO平台的运动及载荷响应的数值方法，该方法可以模拟FPSO平台受到的波浪载荷、系泊系统的张力响应以及风浪流联合作用下FPSO的运动响应。本文主要研究内容如下: 1)对于平台主体所受到的波浪载荷，建立了一种基于三维势流理论的全非线性方法。该方法分离入射势与扰动势，入射势由平面进行波给定，扰动势则通过同时考虑自由面非线性与物面非线性，采用Rankine源边界元法求解。引入辅助函数解耦刚体运动方程中的运动与载荷，计算模型的时域更新则通过四阶龙格库塔方法实现。 2)验证了全非线性波浪载荷计算方法的对于计算网格和时间步长的收敛性，对比验证了其与商业软件在规则波中的运动及载荷结果，并利用该方法分析了大幅波浪中的砰击载荷及波浪超过甲板这两种强非线性效应。然后完成了不规则波中与商业软件的对比验证，并分析了不规则波中FPSO主船体所受到的垂向弯矩的载荷特性。 3)对于每个时间步中主船体所受锚泊系统的力，使用悬链线理论来模拟系泊缆的变化来得到，并使用异步耦合的方法结合到运动方程中。通过在规则波中与实验结果的对比以及不规则波中与商业软件的对比验证了其计算准确性。 4)对于平台主体遭受的风、流载荷，根据试验数据或API规范进行计算并通过异步耦合结合到运动方程。计算了不同风浪流组合工况下FPSO平台的运动及载荷响应并与商业软件进行了对比。分析了不同剧烈程度海况下系泊缆张力的特性，然后做了不同工况下的艏向分析。 |
| 作者： | 王家乐 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙士丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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