深水s-Spar平臺水動力響應(yīng)分析.pdf

1、近年來，海洋油氣的勘探開發(fā)不斷走向深水，因此涌現(xiàn)許多適用于深水作業(yè)的新型結(jié)構(gòu)，如浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置(FPSO)、半潛式鉆井平臺(Semi-Submersible Platform)、張力腿平臺(TLP)和圓柱型平臺(Spar)等。Spar平臺因為其良好的運動性能而受到工程界和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注，與其相關(guān)的各研究領(lǐng)域不斷發(fā)展，特別是Spar平臺的動力響應(yīng)研究。本文主要研究帶螺旋板的S-Spar平臺的動力響應(yīng)問題，力求得到計及螺旋板影響、盡

2、可能準(zhǔn)確描述S-Spar平臺總體運動響應(yīng)的分析結(jié)果。主要工作如下：
　　 1、系統(tǒng)介紹了Spar平臺的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，總結(jié)了三代Spar平臺的總體結(jié)構(gòu)特點、優(yōu)缺點、經(jīng)濟性以及發(fā)展前景；詳細(xì)介紹了S-Spar的概念和結(jié)構(gòu)特點，給出了S-Spar平臺的主要尺度和系泊系統(tǒng)的參數(shù)。
　　 2、建立了帶有不同垂蕩板厚度和螺旋板導(dǎo)程的S-Spar平臺主體的ANSYS/AQWA有限元模型，采用AQWA-LINE模塊，基于三維勢流理論

3、和波浪的繞射/輻射理論，在頻域內(nèi)計算了作用在平臺主體上的波浪力、附加質(zhì)量、附加阻尼以及運動響應(yīng)RAO等水動力學(xué)參數(shù)。計算結(jié)果表明，S-Spar。平臺的附加質(zhì)量和附加阻尼均達(dá)到可以有效控制平臺運動響應(yīng)的良好量級。平臺縱蕩、橫蕩、橫搖和縱搖方向上的附加質(zhì)量和阻尼隨著垂蕩板厚度的增加沒有發(fā)生明顯變化，垂蕩方向的附加質(zhì)量和阻尼隨著垂蕩板厚度的增加而減小，垂蕩板厚度1m時首搖方向的附加質(zhì)量最小，首搖方向附加阻尼基本不受垂蕩板厚度變化的影響。螺旋板

4、導(dǎo)程增大將導(dǎo)致平臺縱蕩、橫蕩、橫搖和縱搖方向上的附加質(zhì)量增大，平臺縱蕩、橫蕩、橫搖和縱搖方向上的附加阻尼沒有明顯變化，螺旋板導(dǎo)程為90m和60m的平臺在垂蕩和首搖方向上的附加阻尼均有出現(xiàn)負(fù)值的頻段。不同螺旋板導(dǎo)程平臺的縱蕩、垂蕩和縱搖運動響應(yīng)RAO曲線峰值頻率沒有隨螺旋板導(dǎo)程的變化發(fā)生明顯改變，并且當(dāng)波浪長周期接近平臺的固有周期時，響應(yīng)幅值也得到了很好的控制。
　　 3、基于頻域分析結(jié)果，采用AQWA-DRIFT模塊建立了螺旋板

5、導(dǎo)程和垂蕩板厚度分別為120m和1m的S-Spar平臺及其系泊系統(tǒng)的耦合分析模型，考慮不同入射方向的隨機波浪荷載及風(fēng)、流的共同作用和系泊系統(tǒng)的非線性影響，進(jìn)行時域耦合分析。得到S-Spar平臺的波浪力時程、位移時程、系泊纜的張力時程和張力極值等，并與不帶螺旋板的S-Spar平臺的計算結(jié)果進(jìn)行了對比，分析了螺旋板對平臺的時域計算結(jié)果的影響。分析結(jié)果表明，在完整系泊和單纜破斷的情況下，平臺的運動響應(yīng)和系泊纜安全系數(shù)均符合規(guī)范要求。通過與不帶