三角型张力腿平台气隙响应特性的数值研究

摘要

随着近海能源逐渐被开采殆尽，人们开始把目光投放到深海领域，传统的重力式平台以及自升式平台已不再满足人类发展的需求，而浮式平台的良好性能使其为人类开发深海领域资源提供保障。深海环境与近海相比环境更加恶劣，为了保证平台可以安全、稳定地运行下去，希望各类平台甲板能一直保持在海平面以上，这样就可以避免波浪冲击到甲板，防止甲板上的设备被损坏，同时保证工作人员的安全。在浮式平台中，由于张力腿平台它良好的运动性能和抵御恶劣海洋环境的能力，在深海领域资源开发中得到业界人士的密切关注。
　　本文基于“三角型多功能张力腿平台设计建造及应用关键技术研究”项目，将所提出的三角型张力腿平台的设计模型作为研究对象，采用边界元法对该平台气隙响应特性进行研究。本文主要研究工作包括以下几个方面:
　　1、在频域内对平台进行分析，主要计算它的附加质量以及势流阻尼、一阶波浪力、二阶波浪力、平台运动响应幅值、二阶力作用下平台的运动、短期预报以及筋腱力RAO。
　　2、频域内计算平台自由液面运动特性。具体包括对比与分析波面升高极值，四立柱周围波浪升高、平台范围内波浪分布特性、波高响应以及平台垂向位移变化响应。
　　3、时域内计算风浪流联合作用下平台的运动以及波面升高，具体讨论了不同入射波角度下波浪升高响应、二阶波面升高响应、平台系泊状态下以及固定状态下气隙响应特性、四种海况下平台气隙响应以及两种不同平台气隙响应对比。
　　通过对三角型张力腿平台气隙响应进行数值预报，并与相关规范进行校对，得出此三角型张力腿平台设计合理。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1气隙数值模拟研究进展

1．2．2气隙试验研究进展

1．3本文研究内容

第2章势流理论

2．1气隙的定义

2．2三维线性频域理论

2．2．1坐标系

2．2．2速度势及其定解条件

2．2．3源汇分布法

2．2．4运动方程的建立及求解

2．3不规则波统计预报理论

2．3．1不规则波的统计分布

2．3．2传递函数

2．3．3短期预报

2．3．4长期预报

2．4时域耦合分析基本理论

2．4．1风载荷

2．4．2浪载荷

2．4．3流载荷

2．5本章小结

第3章三角型张力腿平台频响特性分析

3．1三角型TLP主尺度

3．2三角型TLP数值计算模型

3．3三角型张力腿平台频响特性分析

3．3．1固有周期的计算

3．3．2附加质量和势流阻尼

3．3．3一阶波浪力

3．3．4二阶波浪力

3．3．5运动响应幅值算子

3．3．6二阶力作用下平台的运动

3．3．7短期预报

3．3．8筋腱力RAO

3．4本章小结

第4章频域内波面分布特性

4．1波面升高极值对比与分析

4．2四立柱周围波浪升高

4．3平台范围内的波浪分布

4．4波高响应值的对比分析

4．5平台运动响应的对比分析

4．6本章小结

第5章平台气隙响应特性预报

5．1三角型张力腿平台耦合计算模型

5．2风浪流联合作用平台运动以及波面升高响应

5．2．1平台垂向位移的估算

5．2．2风浪流联合的运动响应

5．2．3波浪力以及波浪力作用下运动响应的对比

5．2．4波浪升高数值

5．2．5波浪入射角度对波面升高的影响

5．2．6二阶波面升高

5．3平台的运动对气隙性能的影响

5．4二阶相对波面升高数值

5．5多种海况下平台气隙响应预报

5．6不同平台气隙数值对比

5．7本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢