惡劣海況下圓筒形海工平臺甲板上浪研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、甲板上浪是指海浪高度高于船體干舷,進(jìn)而涌上甲板并對甲板及其上層建筑造成破壞的現(xiàn)象。長期運(yùn)作于深海的船舶及平臺,在惡劣的工作環(huán)境下,更容易產(chǎn)生甲板上浪,大量海水瞬時涌入甲板并對上層建筑物產(chǎn)生沖擊,這種重復(fù)性的沖擊載荷可能使甲板及其上層建筑產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和疲勞損壞,甚至有可能造成高速行駛船舶的傾覆。
　　 本文在綜合考慮惡劣環(huán)境下海浪時速和海浪高度的基礎(chǔ)上,分析了在海浪時速20公里/時和浪高26m環(huán)境下的圓筒形鉆井平臺SEVEN650

2、的上浪情形,并對其進(jìn)行了優(yōu)化。研究結(jié)果如下:
　　 1)在分析現(xiàn)有波浪水槽模擬方法的基礎(chǔ)上,基于粘性流體的運(yùn)動微分方程(N-S方程)和流體體積的VOF(Volume Of Fluid)模型,分析了在生波和消波共同作用影響下的二維波浪水槽中的波浪成形狀況,并得到了最佳能量函數(shù)中優(yōu)化的消波系數(shù)。通過不同的水槽水深波長比和水池長度波長比對生成波波形影響的對比研究,得出最佳工作區(qū)域,并研究了不規(guī)則波的生成規(guī)律。
　　 2)在二維

3、波浪水槽的基礎(chǔ)上建立了三維數(shù)值波浪水槽,并對模型中的波浪形態(tài)進(jìn)行了分析,得出了水池各個位置的波浪變化及其關(guān)系,探索了波浪傳播過程中流體各個質(zhì)點(diǎn)的流動情況,同時給出了各個質(zhì)點(diǎn)的流體跡線圖。結(jié)果表明在三維波浪水槽模型下,距離消波區(qū)一個波長的區(qū)域不利于規(guī)則波的數(shù)值分析。研究發(fā)現(xiàn)壓力云圖和速度云圖中有和波浪傳播過程中類似出現(xiàn)的月牙形狀,并就其進(jìn)行分析研究。
　　 3)以深海海工平臺SEVAN650為研究對象,數(shù)值分析了在時速20公里/時

4、、浪高26m的惡劣海況下的三維甲板上浪情形,并對各個液位、液壓的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析對比。
　　 4)根據(jù)所提的4種SEVAN650外飄角設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行液位、液壓的分析,同時提出結(jié)合數(shù)值分析方法和SEVAN650外形尺寸進(jìn)行強(qiáng)度分析的方法,以確定最佳的外飄角度。本文提出了一種新型豐字型支撐架設(shè)計(jì),用以提高上層建筑物的抗上浪能力,結(jié)果表明平臺優(yōu)化后的最大應(yīng)力減小22.3%,應(yīng)力集中部位的平均應(yīng)力減少26.7%,應(yīng)力分布更加均勻,為上