基于离散复合形法的FPSO混合模型试验研究

发布时间：2023-07-25 04:39

　　在进行海上浮体锚泊系统设计时,需在试验水池中进行模型试验以对浮体的运动响应和系泊缆受力进行合理预测。而随着海洋油气开发走向深海,原有的水池尺寸难以满足全水深模型试验的要求,混合模型试验是解决该问题的有效途径,其方法为:模型试验时根据水池深度和缩尺比将系泊缆从特定位置处截断,并用特定方法对截断点处的运动进行模拟,根据模拟方式不同,混合模型试验可分为主动式混合模型试验和被动式混合模型试验,被动式混合模型试验以其技术简单、成本较低的优点得到广泛应用。在被动式混合模型试验中,合理的截断设计至关重要,其目的是通过调整系泊缆的长度、刚度和湿重等参数使系泊系统在截断水深和全水深具有相似的运动特性。本文利用Matlab语言编写了系泊系统总体静力特性分析程序,然后用离散复合形法对截断系泊系统进行优化设计,使截断水深和全水深系泊系统的静力特性尽可能相似,本文主要研究内容如下:首先,基于三维势流理论和相关的环境载荷计算方法在水动力计算软件AQWA中对全水深FPSO进行频域分析和时域分析,得到浮体在全水深、不同方向和海况下的运动响应和系泊缆受力,然后通过静力分析得到系泊系统静态下的位移-回复力特性,为截断系统...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文背景与研究意义
    1.2 混合模型试验技术研究概况
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 FPSO环境载荷计算及截断系统优化设计理论
    2.1 FPSO频域水动力分析
        2.1.1 一阶波浪力
        2.1.2 附加质量和辐射阻尼
        2.1.3 静水回复力
        2.1.4 规则波中二阶波浪漂移力
        2.1.5 波频运动方程
    2.2 FPSO系泊系统总体性能分析
        2.2.1 风载荷
        2.2.2 流载荷
        2.2.3 莫里森公式
        2.2.4 时域运动方程
    2.3 系泊缆动力计算理论介绍
        2.3.1 集中质量法
        2.3.2 细长杆模型
    2.4 离散复合形法介绍
        2.4.1 初始离散复合形的产生
        2.4.2 离散一维搜索
        2.4.3 重新启动技术
        2.4.4 停机控制
    2.5 本章小结
第3章 FPSO系泊系统总体性能水动力分析
    3.1 FPSO建模及频域分析
    3.2 FPSO系泊及立管系统介绍
    3.3 海洋环境条件介绍
    3.4 时域计算结果分析
    3.5 本章小结
第4章 等效水深截断系泊系统优化设计
    4.1 系泊和立管系统初步截断设计
        4.1.1 钢悬链立管系统初步截断设计
        4.1.2 张紧式系泊系统初步截断设计
    4.2 等效水深截断系泊系统优化设计准则及数学模型
        4.2.1 设计变量
        4.2.2 目标函数
        4.2.3 约束条件
    4.3 基于静力特性相似的截断系统优化设计
        4.3.1 有弹性单一成分系泊缆悬链线方程
        4.3.2 多成分张紧式系泊缆受力分析
        4.3.3 系泊系统总静力特性分析
        4.3.4 系泊系统总静力特性程序编写
        4.3.5 基于离散复合形法的截断系统优化设计
    4.4 截断系泊系统静态特性分析
    4.5 截断系泊系统动态特性分析
    4.6 本章小结
第5章 FPSO截断水深模型试验
    5.1 试验原理
        5.1.1 试验准则
        5.1.2 相似准则
    5.2 试验准备
        5.2.1 船体模型的制作
        5.2.2 系泊缆和立管模型的制作
        5.2.3 传感器布置
    5.3 海洋环境模拟
    5.4 不规则波运动试验
    5.5 立管系统对FPSO运动响应的影响
        5.5.1 立管系统分析理论
        5.5.2 立管系统分析的数值计算和模型试验
    5.6 本章小结
结论
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



本文编号：3837175