在進行海上浮體錨泊系統(tǒng)設計時,需在試驗水池中進行模型試驗以對浮體的運動響應和系泊纜受力進行合理預測。而隨著海洋油氣開發(fā)走向深海,原有的水池尺寸難以滿足全水深模型試驗的要求,混合模型試驗是解決該問題的有效途徑,其方法為:模型試驗時根據(jù)水池深度和縮尺比將系泊纜從特定位置處截斷,并用特定方法對截斷點處的運動進行模擬,根據(jù)模擬方式不同,混合模型試驗可分為主動式混合模型試驗和被動式混合模型試驗,被動式混合模型試驗以其技術簡單、成本較低的優(yōu)點得到廣泛應用。在被動式混合模型試驗中,合理的截斷設計至關重要,其目的是通過調(diào)整系泊纜的長度、剛度和濕重等參數(shù)使系泊系統(tǒng)在截斷水深和全水深具有相似的運動特性。本文利用Matlab語言編寫了系泊系統(tǒng)總體靜力特性分析程序,然后用離散復合形法對截斷系泊系統(tǒng)進行優(yōu)化設計,使截斷水深和全水深系泊系統(tǒng)的靜力特性盡可能相似,本文主要研究內(nèi)容如下:首先,基于三維勢流理論和相關的環(huán)境載荷計算方法在水動力計算軟件AQWA中對全水深FPSO進行頻域分析和時域分析,得到浮體在全水深、不同方向和海況下的運動響應和系泊纜受力,然后通過靜力分析得到系泊系統(tǒng)靜態(tài)下的位移-回復力特性,為截斷系統(tǒng)...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 論文背景與研究意義
    1.2 混合模型試驗技術研究概況
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 FPSO環(huán)境載荷計算及截斷系統(tǒng)優(yōu)化設計理論
    2.1 FPSO頻域水動力分析
        2.1.1 一階波浪力
        2.1.2 附加質(zhì)量和輻射阻尼
        2.1.3 靜水回復力
        2.1.4 規(guī)則波中二階波浪漂移力
        2.1.5 波頻運動方程
    2.2 FPSO系泊系統(tǒng)總體性能分析
        2.2.1 風載荷
        2.2.2 流載荷
        2.2.3 莫里森公式
        2.2.4 時域運動方程
    2.3 系泊纜動力計算理論介紹
        2.3.1 集中質(zhì)量法
        2.3.2 細長桿模型
    2.4 離散復合形法介紹
        2.4.1 初始離散復合形的產(chǎn)生
        2.4.2 離散一維搜索
        2.4.3 重新啟動技術
        2.4.4 停機控制
    2.5 本章小結
第3章 FPSO系泊系統(tǒng)總體性能水動力分析
    3.1 FPSO建模及頻域分析
    3.2 FPSO系泊及立管系統(tǒng)介紹
    3.3 海洋環(huán)境條件介紹
    3.4 時域計算結果分析
    3.5 本章小結
第4章 等效水深截斷系泊系統(tǒng)優(yōu)化設計
    4.1 系泊和立管系統(tǒng)初步截斷設計
        4.1.1 鋼懸鏈立管系統(tǒng)初步截斷設計
        4.1.2 張緊式系泊系統(tǒng)初步截斷設計
    4.2 等效水深截斷系泊系統(tǒng)優(yōu)化設計準則及數(shù)學模型
        4.2.1 設計變量
        4.2.2 目標函數(shù)
        4.2.3 約束條件
    4.3 基于靜力特性相似的截斷系統(tǒng)優(yōu)化設計
        4.3.1 有彈性單一成分系泊纜懸鏈線方程
        4.3.2 多成分張緊式系泊纜受力分析
        4.3.3 系泊系統(tǒng)總靜力特性分析
        4.3.4 系泊系統(tǒng)總靜力特性程序編寫
        4.3.5 基于離散復合形法的截斷系統(tǒng)優(yōu)化設計
    4.4 截斷系泊系統(tǒng)靜態(tài)特性分析
    4.5 截斷系泊系統(tǒng)動態(tài)特性分析
    4.6 本章小結
第5章 FPSO截斷水深模型試驗
    5.1 試驗原理
        5.1.1 試驗準則
        5.1.2 相似準則
    5.2 試驗準備
        5.2.1 船體模型的制作
        5.2.2 系泊纜和立管模型的制作
        5.2.3 傳感器布置
    5.3 海洋環(huán)境模擬
    5.4 不規(guī)則波運動試驗
    5.5 立管系統(tǒng)對FPSO運動響應的影響
        5.5.1 立管系統(tǒng)分析理論
        5.5.2 立管系統(tǒng)分析的數(shù)值計算和模型試驗
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3837175