考慮液艙晃蕩影響的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪波浪響應(yīng)研究.pdf

1、隨著海洋油氣資源開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）的應(yīng)用越發(fā)廣泛，同時(shí)它的發(fā)展還有著大型化、深水化和高安全性要求的特點(diǎn)。波浪中 FPSO的運(yùn)動(dòng)激勵(lì)著其內(nèi)部液艙中的液體發(fā)生晃蕩，使其產(chǎn)生較大的晃蕩壓力，嚴(yán)重時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，而晃蕩的液貨又影響 FPSO的運(yùn)動(dòng)，兩者相互影響，是一個(gè)典型的耦合問題。在現(xiàn)有的研究中，對(duì)于液艙晃蕩問題通常較多關(guān)注于其內(nèi)部

2、自由液面的捕捉，對(duì)于運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算問題，通常將液貨固化不考慮其液艙晃蕩效應(yīng)。而將兩者結(jié)合考慮，分析液艙晃蕩對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響的研究還相對(duì)較少，需要進(jìn)一步研究。本文基于三維頻域與時(shí)域勢(shì)流理論，對(duì)FPSO采用線性與弱非線性理論，對(duì)液艙晃蕩采用線性理論，并采用新的水動(dòng)力-結(jié)構(gòu)載荷傳遞方法，在不考慮系泊系統(tǒng)的影響下，就液艙晃蕩對(duì) FPSO運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響問題進(jìn)行如下幾個(gè)方面的工作：
　　1）圍繞船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)與載

3、荷預(yù)報(bào)、液艙晃蕩問題、液艙晃蕩與船舶的耦合這三個(gè)方面的研究，閱讀大量國內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)之前的研究進(jìn)展進(jìn)行了較為全面的回顧與綜述；
　　2）利用波浪理論、船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)的勢(shì)流理論和液艙內(nèi)流場的勢(shì)流理論，建立了船舶與液艙晃蕩的耦合運(yùn)動(dòng)方程，并介紹了其數(shù)值解法，然后闡述了基于水動(dòng)力-結(jié)構(gòu)模型的載荷傳遞方法；
　　3）基于線性頻域勢(shì)流理論，采用HydroSTAR軟件，對(duì)一艘實(shí)驗(yàn)FPSO在不同載液率、不同浪向下的頻域運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，通

4、過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證計(jì)算方法的有效性，并分析不同載液率工況時(shí)，液艙晃蕩對(duì)FPSO運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響規(guī)律。
　　4）利用時(shí)域勢(shì)流理論，通過HOMER軟件，對(duì)FPSO采用弱非線性理論，對(duì)液艙晃蕩采用線性理論，對(duì)FPSO在多個(gè)典型波浪頻率下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和載荷進(jìn)行時(shí)域計(jì)算，分析不同時(shí)刻液艙晃蕩對(duì) FPSO的運(yùn)動(dòng)和載荷的影響規(guī)律，并討論不同時(shí)刻液艙內(nèi)的晃蕩壓力。
　　5）建立結(jié)構(gòu)有限元模型，應(yīng)用水動(dòng)力-結(jié)構(gòu)載荷傳遞方法，將 FPSO所受的