非对称系泊系统布置下浮式平台运动响应分析

摘要

随着我国社会发展日益增速，能源需求越来越大，已探测的陆上油气资源日益减少，油气资源开发逐渐向海洋转移，针对其蕴藏的丰富油气资源进行开发和利用意义重大。深海区域油气资源广泛分布在海底大陆架及其延伸的大陆坡上，大陆架的坡度较缓，而大陆坡多呈现较大坡度甚至台阶状。对大陆坡上的油气资源开采，浮式平台所处位置处的海底地形可能出现较大坡度，需布置非对称的系泊系统，此时浮式平台的运动响应较为复杂。 本文基于课题组之前提出的一种深吃水多立柱平台，针对平台两侧系泊系统锚固点所处地形变化而造成水深不同的情况，设计三组非对称系泊系统，对平台的运动响应和系泊系统动力特性进行研究和分析。 首先，通过ANSYS软件建立平台的几何模型，并进行网格划分，将其导入AQWA软件中，通过修改重心、转动惯量等参数建立平台的水动力模型。 然后，选择系泊材料参数，设计初始的对称半张紧式系泊系统，保持平台一侧系泊锚固点深度不变，分别改变另一侧系泊锚固点的深度，使用MATLAB编写的程序对非对称系泊系统的系泊索长度进行优化调整。 最后，建立系泊系统耦合模型，将系泊参数输入AQWA相应模块，进行自由衰减测试和规则波激励下的运动响应计算，进而在各种不同的风浪流组合工况下比较平台的运动响应。 研究发现，在规则波或不规则波与风、流的组合作用下，采用非对称系泊系统的平台在纵荡、横荡和纵摇三个自由度上的响应幅值均是符合工程要求的。与对称系泊系统相比，非对称系泊系统的水平刚度较大，能提供较大的水平回复力，能更有效地减小平台的水平位移，改善平台运动性能。 对于平台运动过程中系泊索的张力而言，浅水侧系泊深度越小，系泊张力会变得更大，对系泊材料的强度要求也会越高。

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