考慮月池內(nèi)流體時(shí)深海Spar平臺(tái)的垂蕩阻尼特性研究.pdf

1、Spar平臺(tái)的中央井，從下到上貫穿整個(gè)上部主體，其內(nèi)按照一定的方式布置立管和其它重要鉆井設(shè)施，這些結(jié)構(gòu)構(gòu)成了 Spar平臺(tái)的月池。根據(jù)實(shí)際要求，有時(shí)將月池設(shè)計(jì)為半開口形式，海水可以自由進(jìn)入或者流出月池。若采用頂張緊立管系統(tǒng)，則月池海水質(zhì)量與平臺(tái)主體質(zhì)量量級(jí)相當(dāng)，月池流體對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響不可忽略。本文基于CFD方法數(shù)值研究Spar平臺(tái)的附加質(zhì)量和粘滯阻尼，分析月池開口面積對(duì)平臺(tái)水動(dòng)力參數(shù)的影響，計(jì)算了靜水中平臺(tái)的衰減運(yùn)動(dòng)，獲得了考慮月池流

2、體時(shí)，Spar平臺(tái)的垂蕩運(yùn)動(dòng)的粘滯阻尼。
　　建立了平臺(tái)上部柱體的結(jié)構(gòu)模型，分析了網(wǎng)格劃分和時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，確定出了符合精度要求的網(wǎng)格劃分方案和時(shí)間步長(zhǎng)。計(jì)算了不同開口、不同來(lái)流速度和不同KC數(shù)下，平臺(tái)上部柱體的附加質(zhì)量系數(shù)、阻尼系數(shù)和動(dòng)壓，分析了月池開口對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。通過建立包含平臺(tái)主體-月池流體-垂蕩板-軟艙的結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算了不同運(yùn)動(dòng)形式下月池底部擋板的動(dòng)壓、質(zhì)量流率、擋板阻尼力、垂蕩板阻尼力、整體結(jié)構(gòu)阻尼力等物

3、理參量?？紤]流固耦合，研究了靜水中平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)的粘滯阻尼。每一循環(huán)步，提取Fluent中計(jì)算得到的阻尼力，將其導(dǎo)入平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程，數(shù)值求解平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，并由其控制Fluent中平臺(tái)運(yùn)動(dòng)形式。根據(jù)衰減曲線計(jì)算得到平臺(tái)垂蕩粘滯阻尼并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
　　結(jié)果表明，平臺(tái)月池開口后，平臺(tái)垂蕩固有周期和附加質(zhì)量增加，使得平臺(tái)垂蕩模態(tài)固有頻率遠(yuǎn)離波浪能量集中頻率，減小平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)。不同的月池底部開口面積對(duì)應(yīng)不同的垂蕩阻尼，在實(shí)際中