不規(guī)則波浪下SPAR平臺(tái)參數(shù)縱搖的預(yù)測(cè)研究.pdf

1、研究了深海Spar平臺(tái)在不規(guī)則波浪條件下的參數(shù)縱搖現(xiàn)象。隨著海洋油氣開發(fā)不斷向深海區(qū)域發(fā)展，浮式平臺(tái)在勘探、開采和生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。參數(shù)振動(dòng)是由于系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)間變化而引起的振動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于深海Spar平臺(tái)，該現(xiàn)象通常是由于其在波浪中的垂蕩運(yùn)動(dòng)引起的穩(wěn)性半徑變化所導(dǎo)致的，并表現(xiàn)為較大的縱搖或橫搖響應(yīng)。若發(fā)生參數(shù)縱搖現(xiàn)象，則可能會(huì)造成過大的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致平臺(tái)自身、相關(guān)設(shè)備的損壞，甚至威脅到工作人員的安全。因此，對(duì)參數(shù)縱搖現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)

2、和研究有助于避免不必要的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。眾多研究人員在規(guī)則波的條件下對(duì)Spar平臺(tái)的參數(shù)縱搖現(xiàn)象進(jìn)行了研究。然而實(shí)際海況下，波浪是不規(guī)則的，且有實(shí)驗(yàn)?zāi)M表明平臺(tái)在不規(guī)則波下同樣會(huì)發(fā)生參數(shù)縱搖，不考慮不規(guī)則波的參數(shù)縱搖分析可能存在危險(xiǎn)。盡管不規(guī)則波浪條件下Spar平臺(tái)的參數(shù)縱搖預(yù)測(cè)存在激勵(lì)函數(shù)模擬和求解方法等眾多挑戰(zhàn)，仍有必要進(jìn)一步對(duì)不規(guī)則波浪條件下的深海Spar平臺(tái)參數(shù)縱搖性質(zhì)進(jìn)行系列分析，以保證平臺(tái)在實(shí)際海況下的作業(yè)安全。

3、　　本論文對(duì)現(xiàn)有的Spar平臺(tái)參數(shù)不穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié)，基于平臺(tái)的垂蕩－縱搖運(yùn)動(dòng)方程，并通過線性波浪理論，模擬了不規(guī)則波浪下Spar平臺(tái)的垂蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)由垂蕩引起的參數(shù)縱搖現(xiàn)象主要進(jìn)行了以下分析：
　　1）推導(dǎo)出了適用于不規(guī)則波情況的Hill方程，實(shí)現(xiàn)了Spar平臺(tái)在不規(guī)則波浪條件下參數(shù)縱搖的解析方法預(yù)測(cè)。應(yīng)用解析方法繪制了多頻波情況下的穩(wěn)定性區(qū)域圖，并與規(guī)則波的單頻情況進(jìn)行對(duì)比，提出了在不規(guī)則波情況下對(duì)參數(shù)縱搖進(jìn)行

4、分析的重要性。對(duì)不穩(wěn)定區(qū)域的分布，以及阻尼系數(shù)等因素的影響作了分析，并對(duì)比了不同Spar平臺(tái)殼體形狀的穩(wěn)定性區(qū)域圖，得出以上因素對(duì)參數(shù)縱搖性質(zhì)的影響和有利于避免參數(shù)縱搖的Spar平臺(tái)形式。
　　2）基于數(shù)值求解方法對(duì) Spar平臺(tái)縱搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬?？紤]非線性項(xiàng)因素，進(jìn)行了更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。一方面對(duì)解析方法預(yù)測(cè)結(jié)果的安全性進(jìn)行了驗(yàn)證，另一方面基于時(shí)歷模擬的結(jié)果繪制了Spar平臺(tái)最大縱搖角度與相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的等高圖，直觀地分析不同設(shè)計(jì)變量對(duì)