Spar平台系泊系统计算及波浪载荷研究

论文题目: Spar平台系泊系统计算及波浪载荷研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 船舶与海洋结构物设计制造

作者: 张智

导师: 董艳秋

关键词: 平台,结构形式,分段式悬链线系泊索,系泊刚度,差频波浪荷载,边界积分方程法,环状源势函数,自由表面积分,边界元法,二次传递函数

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: Spar平台是一种新型的海上采油平台,凭借其优良的性能和相对较低的造价,已经成为世界深海油气开采的主力平台类型之一。本文紧密联系工程实际,对Spar平台的发展状况、结构设计和运动性能进行了详细的论述。并且针对Spar平台的系泊系统和二阶绕射问题进行了深入的研究,编制了计算程序,求解了平台的系泊刚度矩阵和二阶差频波浪载荷。通过一系列计算和分析,得到了一些重要结论,为进一步研究Spar平台的低频慢漂响应打下了坚实的基础。主要研究内容如下:1、结合工程实际资料,以Spar平台结构形式的沿革为主线,详细论述了Spar平台的发展状况,着重介绍了各种类型Spar平台的结构特点、运动性能、经济性和优缺点,将Spar平台这一新型的海洋平台类型介绍给国内海洋工程界,填补了国内在这一研究领域内的空白。2、建立了Spar平台系泊系统的分析模型,以悬链线方程为基础,计入系泊索在变化的缆索张力下的应变,采用误差控制下迭代求值方法,求解了分段式悬链线系泊系统在平台发生水平位移和垂直位移时的非线性系泊力,进一步得到了Spar平台系泊系统的系泊刚度矩阵。按照上述理论和方法编制了计算单根系泊索系泊力的SEMA程序和计算系泊刚度的MMEA程序,并利用这两套程序,在不同预张力的初始条件下,对一座四索系泊Spar平台的系泊系统进行了分析,揭示了Spar平台整体系泊力随位移变化的规律,3、将Spar平台主体简化为大尺度的直立浮动圆柱体,对双频入射波作用下平台主体的绕射问题进行了深入的理论研究,并且采用边界积分方程法,对二阶差频波浪力进行了求解。首先引入环状Green源势函数,建立了求解二阶差频速度势的第二类Fredholm积分方程;对环状Green源势函数及其导数进行了解析求解,对其中的奇点进行了单独处理;采用近场数值积分和远场解析积分相结合的方法,解决了一直困扰人们的无限自由表面积分项的问题。最后,利用边界元法求解边界积分方程,得到了二阶差频波浪力的二次传递函数,为Spar平台的低频水平慢漂问题的处理提供了依据。

论文目录:

第一章综述

1.1 Spar平台的产生与发展

1.2 世界上有关Spar平台的研究

1.3 本文的研究工作

第二章 Spar平台的结构和总体性能

2.1 Spar平台总体结构

2.1.1 第一代Spar——Classic Spar

2.1.2 第二代Spar——Truss Spar

2.1.3 第三代Spar——Cell Spar

2.2 Spar平台的总体性能

第三章 Spar平台系泊系统分析计算

3.1 单根分段式悬链线系泊索的分析

3.1.1 假设前提

3.1.2 理论依据

3.1.3 程序编制

3.1.4 初始状态计算

3.1.5 水平运动模态分析

3.1.6 垂直运动模态分析

3.2 系泊系统刚度矩阵的计算

3.3 计算实例

3.3.1 单根三段式系泊索系泊刚度计算实例

3.3.2 四索系泊的Spar平台系泊刚度计算实例

第四章 Spar平台二阶差频波浪载荷研究

4.1 双频入射下的二阶边界条件

4.2 建立二阶速度势的边界积分方程

4.3 线性源势函数及其导数的求解

4.4 二阶绕射势边界积分方程中自由表面积分项的求解

4.5 二阶差频力的二次传递函数

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

[1].Spar平台系泊系统特性研究[D]. 齐磊.天津大学2007
[2].SPAR平台系泊缆疲劳寿命评估方法研究[D]. 方磊.天津大学2008
[3].基于ANSYS软件实现Spar平台的波浪载荷动力分析[D]. 于海龙.哈尔滨工程大学2008
[4].Spar平台系缆张力及垂荡运动响应分析[D]. 易丛.天津大学2007
[5].CALM系泊系统动力响应分析[D]. 冷述栋.大连理工大学2013
[6].FPSO单锚摇臂系泊系统的非线性动力特性研究[D]. 胡楠.天津大学2006
[7].漂浮式潮流电站系泊系统分析[D]. 杨仲.哈尔滨工程大学2013

Spar平台系泊系统计算及波浪载荷研究

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