深水s-Spar平臺(tái)水動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、近年來(lái)，海洋油氣的勘探開(kāi)發(fā)不斷走向深水，因此涌現(xiàn)許多適用于深水作業(yè)的新型結(jié)構(gòu)，如浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(FPSO)、半潛式鉆井平臺(tái)(Semi-Submersible Platform)、張力腿平臺(tái)(TLP)和圓柱型平臺(tái)(Spar)等。Spar平臺(tái)因?yàn)槠淞己玫倪\(yùn)動(dòng)性能而受到工程界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注，與其相關(guān)的各研究領(lǐng)域不斷發(fā)展，特別是Spar平臺(tái)的動(dòng)力響應(yīng)研究。本文主要研究帶螺旋板的S-Spar平臺(tái)的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，力求得到計(jì)及螺旋板影響、盡

2、可能準(zhǔn)確描述S-Spar平臺(tái)總體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的分析結(jié)果。主要工作如下：
　　 1、系統(tǒng)介紹了Spar平臺(tái)的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，總結(jié)了三代Spar平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性以及發(fā)展前景；詳細(xì)介紹了S-Spar的概念和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了S-Spar平臺(tái)的主要尺度和系泊系統(tǒng)的參數(shù)。
　　 2、建立了帶有不同垂蕩板厚度和螺旋板導(dǎo)程的S-Spar平臺(tái)主體的ANSYS/AQWA有限元模型，采用AQWA-LINE模塊，基于三維勢(shì)流理論

3、和波浪的繞射/輻射理論，在頻域內(nèi)計(jì)算了作用在平臺(tái)主體上的波浪力、附加質(zhì)量、附加阻尼以及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)RAO等水動(dòng)力學(xué)參數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，S-Spar。平臺(tái)的附加質(zhì)量和附加阻尼均達(dá)到可以有效控制平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的良好量級(jí)。平臺(tái)縱蕩、橫蕩、橫搖和縱搖方向上的附加質(zhì)量和阻尼隨著垂蕩板厚度的增加沒(méi)有發(fā)生明顯變化，垂蕩方向的附加質(zhì)量和阻尼隨著垂蕩板厚度的增加而減小，垂蕩板厚度1m時(shí)首搖方向的附加質(zhì)量最小，首搖方向附加阻尼基本不受垂蕩板厚度變化的影響。螺旋板

4、導(dǎo)程增大將導(dǎo)致平臺(tái)縱蕩、橫蕩、橫搖和縱搖方向上的附加質(zhì)量增大，平臺(tái)縱蕩、橫蕩、橫搖和縱搖方向上的附加阻尼沒(méi)有明顯變化，螺旋板導(dǎo)程為90m和60m的平臺(tái)在垂蕩和首搖方向上的附加阻尼均有出現(xiàn)負(fù)值的頻段。不同螺旋板導(dǎo)程平臺(tái)的縱蕩、垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)響應(yīng)RAO曲線峰值頻率沒(méi)有隨螺旋板導(dǎo)程的變化發(fā)生明顯改變，并且當(dāng)波浪長(zhǎng)周期接近平臺(tái)的固有周期時(shí)，響應(yīng)幅值也得到了很好的控制。
　　 3、基于頻域分析結(jié)果，采用AQWA-DRIFT模塊建立了螺旋板

5、導(dǎo)程和垂蕩板厚度分別為120m和1m的S-Spar平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)的耦合分析模型，考慮不同入射方向的隨機(jī)波浪荷載及風(fēng)、流的共同作用和系泊系統(tǒng)的非線性影響，進(jìn)行時(shí)域耦合分析。得到S-Spar平臺(tái)的波浪力時(shí)程、位移時(shí)程、系泊纜的張力時(shí)程和張力極值等，并與不帶螺旋板的S-Spar平臺(tái)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，分析了螺旋板對(duì)平臺(tái)的時(shí)域計(jì)算結(jié)果的影響。分析結(jié)果表明，在完整系泊和單纜破斷的情況下，平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系泊纜安全系數(shù)均符合規(guī)范要求。通過(guò)與不帶