【摘要】：隨著深海石油天然氣的開發(fā),傳統(tǒng)海洋平臺因為造價和自重的原因,已不再適應深海采油的要求,諸多浮動式平臺已逐漸取而代之,如半潛式平臺。由于深海復雜環(huán)境,平臺安全性深受其危害。波浪在平臺立柱周圍產(chǎn)生爬升現(xiàn)象,從而對立柱甚至平臺甲板產(chǎn)生強烈的砰擊效應。因此,對于半潛式平臺的波浪爬升規(guī)律、砰擊效應、近場干涉以及影響波浪爬升因素的研究顯得十分重要。本文運用基于粘流理論的CFD軟件FINE/Marine對兩種模式(固定模式和系泊模式)下的半潛式平臺開展波浪爬升、近場干涉、立柱砰擊數(shù)值預報,并結合自編程處理軟件Matlab對數(shù)值結果進行處理分析,具體研究工作及結論如下:分析前立柱迎浪面以及前立柱一周的波浪爬升變化規(guī)律和平臺模式對波浪爬升的影響;討論波浪的波陡參數(shù)KA和散射參數(shù)KR對平臺立柱波浪爬升的影響;研究波浪繞柱時非線性特征對立柱波浪爬升的影響。結果表明:隨著距立柱距離的減小,波浪爬升呈上升趨勢;立柱一周的波浪爬升呈“W”型;較大的KA與KR值對波浪爬升具有一定的影響;波浪繞柱時非線性特征在不斷增加。重點分析入射角β=0o時平臺六自由度運動對立柱砰擊的影響,討論不同模式下立柱所受砰擊壓力的一般規(guī)律;研究不同模式下平臺內(nèi)場的近場干涉現(xiàn)象,總結近場干涉時平臺內(nèi)部的波面分布特征。結果表明:立柱砰擊具有周期性且與波浪周期一致;系泊模式加劇立柱砰擊效應以及內(nèi)場波面波動。針對半潛式平臺主體因素對立柱波浪爬升的影響,對比分析不同立柱形狀(方形、帶倒角形、圓形)和前后立柱間距離(2.0D、2.4D、2.8D)的半潛式平臺處于固定模式時前后立柱的迎浪面、側浪面、背浪面以及立柱一周的波浪爬升變化情況,討論立柱形狀與間距對立柱周圍波浪爬升的影響;探究不同立柱形狀及間距對內(nèi)場波面分布的影響。結果表明:立柱形狀主要影響立柱迎浪面及一周的波浪爬升,立柱間距嚴重影響兩立柱之間的波浪分布狀況;立柱的形狀與間距對于內(nèi)場波面峰值大小及波面變化分布有較大的影響。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U674.38

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本文編號：2798681