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波流载荷作用下系泊浮式LNG系统动力学特性研究
| 论文题名： | 波流载荷作用下系泊浮式LNG系统动力学特性研究 |
| 关键词： | 系泊浮式液化天然气系统;海上作业;波流载荷;非线性动力学特性 |
| 摘要： | 系泊浮式LNG系统作为海洋工程中油气开发的重要装备之一，对浮式LNG船在海上作业起着定位、约束的作用。在海上非线性波流载荷作用下，浮式LNG船、系泊缆索以及护舷都会受到非常大的影响，呈现出非线性的平动或者转动，最终会影响到整个系泊浮式LNG系统的安全性和可靠性，因此研究波流载荷作用下的系泊浮式LNG的非线性动力学行为的意义重大。 本文以系泊浮式LNG系统为研究对象，通过研究其在海上工作中的波流载荷等外部激励的动态特性，根据系泊浮式LNG系统的组成及工作原理，建立系泊系统的耦合力学模型以及规则波浪作用下系统非线性动力学方程，并运用水动力学计算软件AQWA，分析了浮式LNG船和系泊锚链的非线性动力学特性。论文所做的主要工作如下： （1）波流载荷理论 结合系泊浮式LNG系统所在的工作海域环境，对系泊系统所受外部波、流载荷等非线性因素进行描述，运用波流载荷的基本理论确定系泊系统所受到的外部激励。基于线性滤波法，通过傅里叶逆变换得到滤波器脉冲响应函数，由白噪声信号与脉冲响应函数卷积生成随机波，并用MATLAB进行数值模拟，最后模拟出三、四、五级海况下不规则波JONSWAP谱的波面位移曲线。 （2）系泊浮式LNG系统动力学建模与仿真 建立系泊浮式LNG系统的主体-浮式LNG船和系泊锚链进行耦合的力学模型；运用多尺度法分析规则横浪下船舶非线性横摇运动以及参数激励运动，分析浮式LNG船在海上的动态分岔现象以及稳定性问题，列出系泊锚链的悬链线方程并采用集中质量法来分析系泊锚链的非线性振动问题。 （3）基于AQWA系泊浮式LNG系统动力学特性分析 运用水动力学计算软件AQWA模块对系泊浮式LNG系统进行了水动力性能的计算，分析不同海况、波浪入射角对于系泊浮式LNG系统运动响应的影响。计算仿真结果表明：波浪激励幅值越大，系统响应幅值越大；当波浪入射角增加时，船体的横摇角会随入射角度的增大逐渐变大，垂荡位移也会随之增大，横荡位移先增加最终趋于稳定。在不同海况下，系泊锚链在张紧和松弛的过程中，系缆张力会产生非线性的变化。 |
| 作者： | 周鹏飞 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 何孔德;方子帆;陈勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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