半潛平臺波浪爬升數(shù)值研究.pdf

1、由于不斷惡化的深海環(huán)境,以及近年來極具破壞力的超強臺風(fēng)等極端海況發(fā)生,嚴(yán)重威脅了平臺的安全性,在半潛平臺設(shè)計過程中,氣隙性能是諸多的安全性指標(biāo)中的一個關(guān)鍵問題。氣隙作為衡量平臺甲板是否發(fā)生砰擊和越浪的一個重要參數(shù),是指海洋平臺下層甲板至波面之間的垂向距離。傳統(tǒng)的設(shè)計觀念是使得下層甲板與波面之間具有足夠的高度以保證甲板不上浪。但增加平臺初始?xì)庀缎枰冻龊芨叩拇鷥r,而且由于自身重量和穩(wěn)定性因素,甲板的高度也受到限制,并不能無限制的增大。

2、r>　　半潛平臺波浪爬升是目前海洋工程學(xué)科的前沿課題。本論文采用理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,對立柱繞射和波浪爬升效應(yīng)的發(fā)生機理、入射角度、多柱結(jié)構(gòu)的水動力干擾、半潛平臺波浪爬升等進(jìn)行了較為深入的研究。
　　本文以連續(xù)性方程和動量方程作為控制方程,采用VOF方法求解自由液面,建立了三維數(shù)值波浪水槽。以單立柱為對象,采用CFD方法對其周圍的波浪爬升和波面擾動特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。針對相關(guān)的入射波浪參數(shù),模擬了其對立柱周圍波浪爬升

3、效應(yīng)的影響;揭示了波浪爬升過程中能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律以及水質(zhì)點運動分布特性。
　　考慮到實際海況中波浪的隨機性,這將導(dǎo)致波浪和平臺立柱之間的相對位置發(fā)生改變,影響波浪沿立柱的爬升效應(yīng)。本文從波浪沿立柱周向的爬升幅值、曲線波動位置、立柱等效直徑等因素出發(fā),研究了入射角度影響波浪爬升效應(yīng)的內(nèi)在機理。
　　由多個立柱通過將平臺下甲板與水下浮箱連接而成的半潛式平臺,立柱之間將存在相應(yīng)的干擾,會增強波浪沿立柱表面的爬升效果和放大自由面上局部

4、波面。本文采用數(shù)值模擬方法,對不同組合方式的立柱結(jié)構(gòu),詳細(xì)研究了外部波浪參數(shù)、立柱間距以及入射角度等因素對柱體之間水動力擾動效應(yīng)的影響;重點分析了四立柱結(jié)構(gòu)下,內(nèi)側(cè)邊波的相互干擾和疊加效應(yīng);研究了不同入射角度下的波浪爬升和波浪疊加效應(yīng),探索了多立柱內(nèi)部區(qū)域由于發(fā)生近場干涉對波動場的分布特征的影響。
　　此外,還從波浪表面的變化、水質(zhì)點的運動特性等方面下手,研究了水下浮箱對半潛平臺波浪爬升的影響。研究表明水下浮箱會使得波浪的疊加和波