半潛式平臺氣隙響應(yīng)的數(shù)值與實驗研究.pdf

1、半潛式平臺甲板面積較大,穩(wěn)性好,并且能承受較大可變載荷,又因其投資小,作業(yè)安全度高等優(yōu)點普遍受到關(guān)注,其在深海工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。日前,半潛式平臺的氣隙問題受到人們?nèi)找骊P(guān)注。在對工作于極限海況下的半潛式平臺進(jìn)行設(shè)計時,靜水氣隙值是一個相當(dāng)重要的考慮因素。一方面,要確保甲板與波浪之間有足夠的距離以避免波浪抨擊平臺甲板底部造成破壞;另一方面,增加靜水氣隙值將花費巨大,因為靜水氣隙值會造成整個浮式系統(tǒng)重心和吃水的改變。
　　氣隙是指平

2、臺工作期間甲板下表面和波浪表面之間的垂直距離,通常認(rèn)為其是以下三項的線性組合:靜水氣隙值,平臺上某特定位置測點處浪高儀所測波高值,平臺相關(guān)垂向運動。由入射波以及因平臺存在而產(chǎn)生的繞射/輻射效應(yīng)可以得到波浪峰值高度。
　　本文將線性勢流數(shù)值模擬的方法與模型試驗相結(jié)合,以一座深水半潛式平臺為背景做分析,分析包括以下幾個方面:
　　1.基于勢流理論,利用ANSYS/AQWA軟件對半潛式平臺進(jìn)行一階繞射/輻射分析。首先,調(diào)用AQWA

3、-LINE模塊進(jìn)行頻域分析可以獲得半潛式平臺運動響應(yīng)RAOs以及其他水動力參數(shù)。其中,數(shù)值模擬的RAOs與模型試驗所得的結(jié)果吻合一致。其次,調(diào)用AQWA-DRIFT模塊來完成三種極限海況下半潛式平臺氣隙響應(yīng)的時域分析,數(shù)值模擬與模型試驗的對比結(jié)果表明:(1)在極限海況條件下,一階數(shù)值模擬的結(jié)果低估了氣隙極值的危險,這種低估隨著波陡的增加而更加明顯。但是,該方法能夠預(yù)測出平臺甲板上氣隙點危險區(qū)域所在,并在模型試驗中確定浪高儀的位置。(2)

4、基于一階線性方法預(yù)報氣隙極值時,平臺立柱周圍的波浪爬升非線性問題不可避免。
　　2.通過對氣隙時歷的傅里葉變換可以得到氣隙能量譜密度(PSD),其較好的反映了氣隙能量的頻域分布。對一些測點的分析表明,氣隙的能量分布不僅與入射波有關(guān),還與平臺的高階運動響應(yīng)有密切聯(lián)系。氣隙概率分布可通過對模型實驗隨機(jī)波數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析獲得,各氣隙點概率分布表明高斯模型適合擬合文中半潛式平臺的氣隙分布,但在某些關(guān)鍵氣隙值區(qū)域仍存在一定程度上的低估現(xiàn)象。此外