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海洋平台风荷载模型试验雷诺数效应的研究
| 论文题名： | 海洋平台风荷载模型试验雷诺数效应的研究 |
| 关键词： | 海洋平台;主体结构;风荷载;雷诺数效应;物理模型试验 |
| 摘要： | 随着海洋油气资源的开发逐步向深海推进，海洋平台等海洋结构物面临着越来越严酷的海洋自然环境，其中海洋平台所承受的环境荷载历来受到重视，其中风荷载就是一个不可忽视的因素。目前，物理模型试验仍然是海洋平台风荷载研究的重要方法，由于其准确性高，亦可为数值模拟方法提供可靠的验证资料。 然而，在进行海洋平台风荷载物理模型试验时，试验过程中不能保证模型与原型的流动相似，即不能同时满足弗洛德数和雷诺数相等。因此，试验过程中通常是根据弗洛德准则设计不同比尺的平台模型，在此基础上改变风速进行风作用于平台结构的模型试验，获得更多雷诺数条件下的试验结果，从而获得弗洛德相似准则设计风作用于平台结构模型试验的雷诺数效应，以确定海洋平台的风荷载。 主体结构是海洋平台最常用的构件，因此本文首先研究了简单柱体结构在风荷载模型试验中的雷诺数效应，并考虑了不同数量、不同间距、不同风向角、圆或方柱体不同组成等因素对其雷诺数效应的影响。之后，针对半潜式平台和Spar平台两种平台结构，利用Fluent软件模拟研究了两种平台结构的雷诺数效应，研究结果表明，海洋平台风荷载模型试验的雷诺数效应随着模型比尺的增大而逐渐变小，模型比尺越小，模型试验得出的风荷载比实际风荷载大的越多。同时，本文考虑了两种海洋平台结构在不同风向角、不同倾角、不同风速下的雷诺数效应，结果显示，不同风向角对海洋平台风荷载模型试验的雷诺数效应是有影响的;相对于比尺对雷诺数效应的影响，平台倾角的影响较小;正常作业工况风速比自存工况风速下的雷诺数效应更明显。总体来讲，不同比尺模型试验所得风荷载一般偏大，对于本文所考虑的两种平台结构，当模型比尺小于1∶70时，不同风向角时通过模型试验所得风荷载比原型实际风荷载最大可大30％，实际应用时，应对不同比尺和工况模型风荷载进行修正，或通过物理模型试验和数值计算相结合的方法，确定合适的平台结构风荷载值。 |
| 作者： | 杨帅 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 柳淑学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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