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极端海况条件下FPSO水动力性能数值模拟与试验研究
| 论文题名： | 极端海况条件下FPSO水动力性能数值模拟与试验研究 |
| 关键词： | 浮式生产储油卸油装置;极端海洋环境;截断方法;模型试验;水动力性能;数值模拟 |
| 摘要： | 目前,FPSO在海洋工程领域的广泛使用,其水动力性能的研究也成为了学者们研究的焦点。数值模拟和模型试验是预报FPSO水动力性能及其系泊系统总体响应最为常用的手段。随着海洋开发不断向深海领域迈进,FPSO采用的系泊系统需更大的几何空间,尤其是采用悬链线系泊方式的FPSO,其系泊系统水平跨度可以达到水深2至3倍以上。在尺寸有限的海洋工程试验水池就可能因为水深不足和水平跨度不够导致无法进行模型试验,这就要求对系泊系统进行水深和水平方向进行等效截断处理。 本文首先利用水动力力软件对南海海域作业的内转塔式FPSO的运动响应和系泊系统总体性能进行数值模拟,应用三维势流理论在频域内分析FPSO在单位波幅规则波下的运动响应。在时域分析时考虑系泊系统与FPSO的耦合作用,预报南海五百年一遇季风和五百年一遇台风极端海洋环境条件下的运动响应和系泊缆受力。其次,针对试验水池水平跨度的不足不能满足试验要求的问题,应用了悬链线系泊缆水平跨度截断的方法,确定截断后系泊缆的参数,并对系泊系统截断前后的静态和动态特性进行比较分析,证明截断方法合理可行。然后,在试验水池进行FPSO在五百年一遇台风和五百年一遇季风条件下的模型试验,试验内容包括了FPSO自由衰减试验、在白噪声波下的RAO试验以及风浪流作用下的FPSO在位试验。模型试验获得了FPSO运动响应和系泊缆受力,而且试验结果与数值结果吻合良好。最后针对试验中严重的上浪现象,对防止甲板上浪进行模型试验研究,分别对艏部舷墙升高后和船艏甲板的外飘设计的FPSO进行模型试验,试验结果为今后FPSO结构的优化设计提供了参考。 总体而言,本文从数值模拟和模型试验的方法预报极端海洋环境下的运动响应和系泊系统总体性能,获得的结果对于今后海洋工程领域的研究具有参考意义。 |
| 作者： | 郑翔 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 康庄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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