波浪作用下多浮體系統(tǒng)的動力響應(yīng)特性研究.pdf

1、諸如 FPSO油氣外輸、柱群結(jié)構(gòu)和超大浮體等各類形式的多浮體系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于船舶和海洋工程領(lǐng)域。多浮體系統(tǒng)各模塊間由于存在結(jié)構(gòu)和水動力上的耦合作用,其動力學(xué)響應(yīng)明顯區(qū)別于單浮體系統(tǒng)。
　　對于尺寸小、模塊數(shù)少的弱連接多浮體系統(tǒng),一般可利用多剛體動力學(xué)進行求解,其中波浪載荷由勢流理論獲得。本文首先就兩Wigley船組成的并靠系統(tǒng),對錨泊系統(tǒng)和動力定位系統(tǒng)設(shè)計中關(guān)心的二階波浪力問題進行研究。通過對比固定模型和自由模型結(jié)果,分析了船體遮

2、蔽效應(yīng)和輻射現(xiàn)象對二階波浪力的顯著影響。針對兩船若干距離時流域壓力場分布和二階波浪力峰值的周期振蕩規(guī)律,指出兩船并靠系統(tǒng)中的近場干涉現(xiàn)象,并給出了近場干涉發(fā)生的波浪頻率、間距差和頻率前移的一般規(guī)律。通過統(tǒng)計值對比,證實了Newman近似適用于兩船并靠系統(tǒng)。針對彈簧連接的兩方箱結(jié)構(gòu),本文通過調(diào)整系統(tǒng)剛度矩陣的方法,發(fā)現(xiàn)彈簧的剛度和位置會影響其水動力性能。當彈簧剛度滿足特定條件時,上述系統(tǒng)在波頻力的作用下會發(fā)生系統(tǒng)共振現(xiàn)象。
　　對于

3、尺寸大、模塊數(shù)多的強連接多浮體系統(tǒng),一般可采用水彈性力學(xué)進行求解,其中波浪載荷考慮浮體變形影響。本文提出可以用多段梁模型模擬超大浮體的主體結(jié)構(gòu)和彈性連接件,簡化超大浮體的水彈性響應(yīng)計算。探討了垂向剛體位移、垂向彈性變形和垂向總位移隨入射波頻率、浪向角和連接件剛度的變化規(guī)律,闡明了不同海況下剛體位移和彈性變形的主次關(guān)系,并發(fā)現(xiàn)了彈性變形幅值達到最大值時對應(yīng)的波長與浮體長度的定量關(guān)系。通過設(shè)定不同剛度連接件,發(fā)現(xiàn)剛度的變化對垂向位移和橫截面