波浪对深海采油平台Spar作用的试验研究

摘要

随着海洋油气资源的开发逐渐向深水发展，各种适应深海水域环境的采油平台纷纷涌现。Spar平台因具有良好的运动特性和低廉的建造成本，越来越受到海洋工程领域相关学者的普遍关注。本文采用物理模型试验和数值计算相结合的方式对Spar平台所受的波浪力、系泊力及运动响应特性进行了较为系统的研究，以期为我国南海深水油气资源的勘探与开发以及灾害海洋环境下平台安全性评估技术提供必要的科研依据。 本文对规则波、不规则波作用下三组固定式模型平台上所受的波浪力进行了系统全面的试验研究，主要比较三组模型平台上波浪力的规律特点，进一步分析讨论垂荡板、螺旋侧板以及波幅的变化对波浪力的影响，总体来讲，附垂荡板和螺旋侧板使得平台所受波浪力增大。同时对一阶和二阶波浪力进行了分析研究，讨论了三组模型平台在规则波作用下水平力和垂向力的非线性特点。 考虑到模型结构的复杂性特点，本文采用高阶边界元法对规则波作用下的波浪总力进行了数值计算，并将数值解与试验数据作比较分析。利用传递函数及傅立叶变换对不规则波作用下的力谱进行了分析，讨论了波浪力的频域特性。 在浮式模型平台的试验中，对三组平台的运动响应特性和系泊力进行了分析研究，重点讨论垂荡板与螺旋侧板对平台运动的影响程度，并对平台的运动响应进行了谱分析，并分析各结构运动的频响特性。在该试验中，对系泊力随ka数的变化特点做了详细的分析，并验证系泊力与运动响应之间的时域一致性特点。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2海洋平台的发展现状

1.3 spar平台水动力特性及研究概况

1.4 本文工作的主要研究内容

2 固定式平台波浪力物理模型试验

2.1 试验设备

2.2模型设计

2.3试验布置

2.4试验条件及方法

3 固定式平台波浪力试验结果分析

3.1 波浪力的总力分析

3.2波幅变化对波浪力的影响

3.3一阶和二阶波浪力分析

3.4数值计算与试验结果的比较

3.5波浪力的谱分析

3.6小结

4浮式平台运动响应物理模型试验

4.1 试验设备

4.2试验布置

4.3试验条件及方法

5浮式平台运动响应试验结果分析

5.1 平台自由衰减试验

5.2不同初张力条件下平台运动特性研究

5.3规则波作用下平台运动特性研究

5.4不规则波作用下平台运动特性研究

5.5 小结

6浮式平台系泊力试验研究

6.1模型4的系泊力

6.2模型5的系泊力

6.3模型6的系泊力

6.4 小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢