波浪載荷作用下海洋儲(chǔ)油平臺(tái)液體晃蕩仿真模擬.pdf

1、液艙晃蕩問(wèn)題常常存在于裝有液容器的運(yùn)載工具或工程結(jié)構(gòu)物中，例如船舶的液貨艙、燃油艙以及海上儲(chǔ)油罐等。隨著石油開(kāi)發(fā)力度的不斷加大，出現(xiàn)了導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)等，因此，導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)的儲(chǔ)油艙內(nèi)也存在液體晃蕩問(wèn)題。當(dāng)液艙的激勵(lì)頻率與艙內(nèi)液體固有振動(dòng)頻率相近的時(shí)候，液體對(duì)艙壁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，長(zhǎng)時(shí)間作用會(huì)損壞艙壁結(jié)構(gòu)。所以，液體晃蕩載荷的分析及其對(duì)艙壁結(jié)構(gòu)的作用成為導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)研發(fā)、設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的問(wèn)題之一。
　　 晃蕩問(wèn)題是非常復(fù)雜的液

2、體流動(dòng)現(xiàn)象，它具有很強(qiáng)的非線(xiàn)性和隨機(jī)性特征，是典型的流固耦合問(wèn)題。影響晃蕩的因素很多，如：液艙的形狀及尺寸、內(nèi)部構(gòu)件、液體裝載率、液體屬性等。本文研究的主要內(nèi)容是通過(guò)得到導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)在波浪中的響應(yīng)，以此作為激勵(lì)，運(yùn)用LS-DYNA程序，對(duì)導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)的儲(chǔ)油艙液體晃蕩情況進(jìn)行仿真模擬，并討論了不同裝載率、不同激勵(lì)頻率等對(duì)液體晃蕩的影響，主要工作內(nèi)容如下：
　　 首先，本文闡述了研究晃蕩的三種方法，并討論了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，從流體運(yùn)

3、動(dòng)方式的描述、控制方程的離散以及自由液面的追蹤這三個(gè)方面詳細(xì)闡述了數(shù)值模擬方法的原理。重點(diǎn)討論了基于有限差分法的晃蕩分析的原理、步驟及響應(yīng)的特點(diǎn)。
　　 其次，闡述了利用半經(jīng)驗(yàn)半理論的莫里森方程及Airy線(xiàn)性波理論推導(dǎo)出線(xiàn)性化波浪力力譜，然后通過(guò)動(dòng)力響應(yīng)分析得到導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)的最大位移響應(yīng)，以此作為晃蕩數(shù)值模擬的激勵(lì)條件。
　　 最后，利用LS-DYNA分析了導(dǎo)管架儲(chǔ)油平臺(tái)液艙不同裝載率水平下的晃蕩，得到了晃蕩動(dòng)壓力時(shí)程