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深水铺管船-托管架-海管全耦合响应模型实验与数值模拟研究
| 论文题名： | 深水铺管船-托管架-海管全耦合响应模型实验与数值模拟研究 |
| 关键词： | S型铺管;全耦合模型实验;管道动态响应;数值模拟仿真;时域动力分析 |
| 摘要： | 随着工业化和城市现代化的进程不断加快，人们对于石油和天然气资源的需求不断增加。为了满足能源需求，越来越多的国家将目光投向了油气资源更为丰富的深海。海底管道的铺设是资源开发的基础。在分析铺设过程中管道动态响应时，铺管船-托管架-海管相互耦合作用不容忽略。本文依托国家海洋局的“千米级水深海底管道铺设产业链协同创新及工程应用示范”项目，对深水铺管船-托管架-海管全耦合动态响应进行水池模型实验和数值模拟研究，得出具有较高理论意义和工程应用价值的结论。 本文选取动力定位全耦合模型实验和计算无管线时RAO的方法来计算铺管船运动，在此基础上分析管线动态响应。动力定位全耦合模型实验包含完整动力定位系统、铺管船、托管架和海管模型，可以完全反映出深水铺管船-托管架-海管全耦合关系。通过该模型实验，本文得到全耦合情况下铺管船的运动情况。无管线时RAO使用SESAM软件计算。 使用OrcaFlex计算软件，对铺管船、托管架和海管进行建模。通过模型参数的设置使得该数值计算模型可以正确反映出铺管船、托管架和海管的动态响应和相互作用。将模型实验和RAO计算得到铺管船运动导入数值计算模型中，分析六个自由度运动对管道动态响应和钢缆张力与托辊支撑力的影响情况，比较两种分析方法的差异。 为对管道铺设时海况的选择提供一定的建议，本文使用数值模拟分析方法，考虑不规则波有义波高、谱峰周期、浪向和水深对铺管船、托管架和海管动态响应的影响，对S型铺管法进行敏感性分析。同时本文对“海洋石油201”托管架改造前后的铺管能力进行了对比，研究托管架长度对S型铺管作业的影响。本文结合S型管道铺设敏感性分析结果，针对S型铺管施工工况给出建议。 |
| 作者： | 汪成豪 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 骆寒冰;李怀亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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