波浪作用下多浮體系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)特性研究.pdf

1、諸如 FPSO油氣外輸、柱群結(jié)構(gòu)和超大浮體等各類形式的多浮體系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于船舶和海洋工程領(lǐng)域。多浮體系統(tǒng)各模塊間由于存在結(jié)構(gòu)和水動(dòng)力上的耦合作用,其動(dòng)力學(xué)響應(yīng)明顯區(qū)別于單浮體系統(tǒng)。
　　對于尺寸小、模塊數(shù)少的弱連接多浮體系統(tǒng),一般可利用多剛體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行求解,其中波浪載荷由勢流理論獲得。本文首先就兩Wigley船組成的并靠系統(tǒng),對錨泊系統(tǒng)和動(dòng)力定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)心的二階波浪力問題進(jìn)行研究。通過對比固定模型和自由模型結(jié)果,分析了船體遮

2、蔽效應(yīng)和輻射現(xiàn)象對二階波浪力的顯著影響。針對兩船若干距離時(shí)流域壓力場分布和二階波浪力峰值的周期振蕩規(guī)律,指出兩船并靠系統(tǒng)中的近場干涉現(xiàn)象,并給出了近場干涉發(fā)生的波浪頻率、間距差和頻率前移的一般規(guī)律。通過統(tǒng)計(jì)值對比,證實(shí)了Newman近似適用于兩船并靠系統(tǒng)。針對彈簧連接的兩方箱結(jié)構(gòu),本文通過調(diào)整系統(tǒng)剛度矩陣的方法,發(fā)現(xiàn)彈簧的剛度和位置會(huì)影響其水動(dòng)力性能。當(dāng)彈簧剛度滿足特定條件時(shí),上述系統(tǒng)在波頻力的作用下會(huì)發(fā)生系統(tǒng)共振現(xiàn)象。
　　對于

3、尺寸大、模塊數(shù)多的強(qiáng)連接多浮體系統(tǒng),一般可采用水彈性力學(xué)進(jìn)行求解,其中波浪載荷考慮浮體變形影響。本文提出可以用多段梁模型模擬超大浮體的主體結(jié)構(gòu)和彈性連接件,簡化超大浮體的水彈性響應(yīng)計(jì)算。探討了垂向剛體位移、垂向彈性變形和垂向總位移隨入射波頻率、浪向角和連接件剛度的變化規(guī)律,闡明了不同海況下剛體位移和彈性變形的主次關(guān)系,并發(fā)現(xiàn)了彈性變形幅值達(dá)到最大值時(shí)對應(yīng)的波長與浮體長度的定量關(guān)系。通過設(shè)定不同剛度連接件,發(fā)現(xiàn)剛度的變化對垂向位移和橫截面