原油转驳船减摇附体设计与水动力分析

摘要

随着陆地油气资源的日益紧缺，深远海油气资源的开发需求正在逐渐扩大。在进行相关海上作业时，可以采用原油转驳船（CTV）实施 FPSO原油的转驳外输，即采用CTV牵引超大型油轮（VLCC）在FPSO附近实施避碰目的的机动定位和原油过驳外输。在波浪的用下，CTV在机动定位及转驳作业过程中会产生相应的摇荡运动，特别是横摇运动较为突出，这会影响 CTV的作业稳定性以及安全性，因此有必要采取一定的减摇措施，如加装减摇附体，以达到CTV平台的作业稳定，也由此提高作业效率及安全性。为了得到有效且工程可用的减摇附体设计方案，本文在对 CTV水动力及运动分析的基础上，开展了CTV减摇附体的方案设计研究。基于粘性流体力学理论，采用CFD技术，借助软件 STAR-CCM+，对 CTV摇荡阻尼重点是横摇阻尼进行了数值仿真计算，继而开展了波浪中 CTV摇荡运动的数值计算与分析；根据减摇技术原理与量化分析，提出了底边裙的减摇附体概念与预期设计方案，通过对加装底边裙后 CTV摇荡阻尼、摇荡运动与减摇效率的分析，给出了工程适用且技术可实施的 CTV减摇附体（底边裙）设计方案。 首先，使用重叠网格技术，针对C11集装箱船建立了船体强迫横摇运动数值求解模型，将数值计算结果与试验值进行了比较，吻合度高，证明了方法的可行性。基于此方法对原油转驳船进行了横摇阻尼的计算。 其次，进行了数值造波方法研究，利用边界造波方法进行了数值波浪模拟，将数值模拟结果与理论解析结果进行了对比，表明了数值造波方法的可行性。利用此造波方法进行了CTV正横波浪中的运动响应计算，与文献中理论结果趋势相似。 再次，参考舭龙骨的设计经验提出了底边裙的尺寸方案，并对各尺度的底边裙进行了水动力分析和流场检测。随着底边裙宽度的增大，横摇阻尼系数增大，数值计算结果与理论结果相似。由于底边裙的存在对流场产生了影响，产生的涡的数量和尺寸要比不加装底边裙时数量多，能量强。 最后，将加装底边裙的 CTV进行了波浪中运动响应的数值计算，根据幅频响应计算了工作工况下的幅值计算，确定了底边裙的尺寸。根据确定的底边裙的尺寸，将CTV置于实际海况下的不规则波浪中进行了验证，结果合理。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1本文研究的目的和意义

1.2国内外研究现状综述

1.3 本文研究内容

第2章 船舶横摇阻尼分析方法

2.1 模型试验数据

2.2 经验公式法求横摇周期和阻尼

2.3 CFD方法理论基础

2.4 CFD计算方法

2.5 CFD方法计算C11船横摇阻尼

2.6 本章小结

第3章 原油转驳船水动力分析

3.1 原油转驳船横摇阻尼计算

3.2 数值造波方法研究

3.3 船舶正横规则波中的线性横摇理论

3.4 CTV横摇幅频响应求解

3.5 本章小结

第4章 减摇附体设计与水动力分析

4.1 舭龙骨

4.2 底边裙设计

4.3 带附体CTV横摇阻尼系数计算

4.4 本章小结

第5章 带减摇附体原油转驳船运动分析

5.1 带减摇附体CTV的幅频响应曲线

5.2 横摇运动幅值计算

5.3 不规则波中CTV运动响应

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢