Spar平台垂荡阻尼板水动力研究综述

介绍了国内外在理论和试验两方面对垂荡板水动力性能的研究现状。研究表明,Spar平台的垂荡阻尼板通过增大平台的垂向阻尼和附加质量,能减小平台垂荡运动的剧烈程度。与其他增加阻尼的方法相比,垂荡板具有经济实用的特点,在海洋工程界受到越来越多的重视。     

垂荡板对Truss Spar平台垂荡性能的影响分析

为了研究垂荡板对Truss Spar平台垂荡性能的影响,在建立Truss Spar平台垂向波浪载荷计算模型的基础上,基于柯莱根-卡彭特数Kc计算了Truss Spar平台的黏性阻尼,提出了垂荡响应幅值的理论计算方法,并将理论计算结果与AQWA软件的仿真结果进行对比。分析结果表明:2种分析方法下垂荡响应幅值趋势一致,峰值较为接近,而且理论计算方法计算速度明显优于仿真分析方法;基于Kc数的垂荡响应幅值理论计算方法能快速有效地分析设有垂荡板的海洋平台的垂荡响应;黏性阻尼能够有效抑制Truss Spar平台的垂荡响应,在垂荡响应分析中不可或缺,垂荡板贡献的黏性阻尼是总黏性阻尼的主要组成部分。所得结论可为合理确定Truss Spar平台垂荡响应幅值提供参考。     

垂荡板对Truss Spar平台动力响应的影响分析

随着深海石油开发需求的不断增加,Spar平台的设计制造成为海油工程领域关注的热点。为探究垂荡板结构对Truss Spar平台动力响应的影响,在三维势流理论的动力响应方程的基础上,利用水动力计算软件ANSYS-AQWA,建立Truss Spar平台水动力模型,改变中段部分的桁架式结构中垂荡板的数目,应用频域分析法对附有不同数目垂荡板的TrussSpar平台进行动力响应计算和比较。计算结果表明,垂荡板结构能有效抑制TrussSpar平台的运动,而且垂荡板的数量越多对平台的垂向运动性能的改善效果越好。     

Spar平台垂荡板设计中的关键问题

Spar平台是一种适宜于深海石油的开采、生产、处理加工和储存的平台结构形式。垂荡板是影响Truss Spar和Cell Spar垂荡性能的关键构件。垂荡板的性能及设计已是国际Spar工程和研究的热点之一。介绍了影响Spar平台垂荡板性能的主要因素,以及典型的垂荡板结构和主要载荷。     

Spar平台垂荡板强迫振动水动力特性试验研究

采用强迫振动试验的方法,对Spar平台垂荡板不同振幅和不同振动频率下的附加质量系数和阻尼系数进行了研究,对不同板厚板宽比和不同边缘形状垂荡板的水动力特性进行了比较分析,结果表明板厚板宽比对垂荡板水动力性能影响较大,而板的边缘形状对其影响很小。三块垂荡板的多板试验结果与单板试验结果比较,得到了垂荡板水动力系数随板间距的变化情况,研究成果对实际工程中垂荡板的优化设计具有一定的指导意义。     

深水半潜式平台垂荡运动计算研究

势流理论对水的粘性的忽略以及半潜平台的小水线面特性,导致计算的垂荡运动幅值在共振频率附近远大于实际运动幅值。基于考虑水的粘性对平台运动的影响,将粘性阻尼系数引入刚性浮体波浪诱导运动计算方程的粘性系数矩阵,对半潜平台垂荡运动进行预报。运用此方法以某型深水半潜式平台为例进行计算,将计算结果和试验结果进行对比,对比结果表明该方法可以在不需要加入人工阻尼的前提下有效预报半潜式平台在共振区的垂荡运动。     

桁架式Spar平台气隙响应研究

气隙是深海Spar平台结构设计所需考虑的关键问题之一。Spar平台是浮式平台,在海洋环境荷载的作用下会发生运动,平台结构和波浪还会相互产生影响,因此在计算气隙时须考虑平台运动和波浪运动的耦合作用。利用数值计算方法对桁架式Spar平台气隙响应的影响因素进行了研究。平台垂荡值是影响气隙响应的主要因素;波浪运动对气隙的影响很大,而平台运动对气隙的影响较小。     

基于半物理仿真的新型浮式平台垂荡性能

为了评估一种新型浮式钻井生产储油装卸系统（FDPSO）概念设计中干式井口平台的垂荡性能,建立了系统的理论分析模型,并运用半物理仿真技术构筑了大比尺模型实验平台,用可控的电液伺服器运动台模拟船体的垂荡,干式井口系统采用大比尺的物理模型。在简谐激励下理论模型的实验结果和数值结果的对比,证明了理论模型的合理性,符合工程实际。根据该理论模型对中国南海海况进行的数值分析结果表明,通过船外悬挂配重为干式井口平台的张紧立管系统提供张力的概念设计对船体的垂荡具有自动补偿作用,减小了干式井口平台的垂荡振幅。     

基于半物理仿真的新型浮式平台垂荡性能

为了评估一种新型浮式钻井生产储油装卸系统（FDPSO）概念设计中干式井口平台的垂荡性能,建立了系统的理论分析模型,并运用半物理仿真技术构筑了大比尺模型实验平台,用可控的电液伺服器运动台模拟船体的垂荡,干式井口系统采用大比尺的物理模型。在简谐激励下理论模型的实验结果和数值结果的对比,证明了理论模型的合理性,符合工程实际。根据该理论模型对中国南海海况进行的数值分析结果表明,通过船外悬挂配重为干式井口平台的张紧立管系统提供张力的概念设计对船体的垂荡具有自动补偿作用,减小了干式井口平台的垂荡振幅。     

Spar平台涡激运动关键特性研究进展

介绍了目前国际上Spar平台涡激运动研究的概况,并从涡激运动的形成机理、涡激运动响应特征、涡激运动抑制方法、涡激运动研究及预报方法等几个方面对其关键特性进行了详细阐述,提出了这一课题未来研究方向的有关建议.     

参一强激励作用下的Spar平台非线性纵摇运动响应分析

考虑垂荡运动和波浪激励力矩的双重影响,建立Spar平台参一强联合激励下的纵摇运动方程。应用摄动法求得当垂荡频率与纵摇固有频率比接近2:1时纵摇方程的一阶近似解,并分析了方程零解与定常周期解的运动稳定性。以一座试验Spar平台为例,计算了该平台在长周期涌浪下纵摇运动的时域响应。     

深水半潜平台波浪载荷计算的设计波方法研究

采用确定性设计波法、随机性设计波法和长期预报三种不同方法对深水半潜平台波浪栽荷计算进行研究。综合考虑了波陡、海域、回复期、波浪谱形式等因素对设计波结果的影响,对不同方法的计算结果进行了对比分析。针对南海海域工作的深水半潜平台波浪载荷计算方法提出合理建议,分析结果可为同类半潜平台波浪裁荷计算提供参考。     

水深对半潜式平台运动响应及设计波的影响

该文采用Morison方程和绕射理论相结合的方法,在不同水深情况下运用挪威船级社开发的SESAM程序,对半潜式海洋平台进行了水动力分析。依据有条件的建模方法（CMA）和一次逆可靠度方法（IFORM）确定百年一遇波高一周期的等概率曲线,设计了一组百年一遇波浪海况,用于平台进行水动力分析和短期预报。对某半潜式平台在不同水深下进行了运行响应分析和纵向剪切力等六个波浪载荷分析预报,计算了平台结构极限强度分析的设计波。     

半潜式平台四立柱波浪爬升及气隙试验

采用模型试验方法对半潜式平台近场干涉、波浪爬升和气隙分布等关键问题进行较为系统的研究。在海洋工程水动力学试验规程的指导下完成系泊模式下半潜式平台水池模型试验。通过布设光学非接触式六自由度传感器、电阻式钽丝、力传感器、浪高仪等测量设备,获取平台瞬态运动响应、立柱壁面波浪爬升、内场气隙分布等测量参数,系统地分析不同波陡参数、散射参数对平台气隙的影响。结果表明：波陡参数对内场气隙分布影响较大,当波陡参数取0.12~0.15时,平台运动幅值较大,平台边缘的气隙较小;由于波浪爬升效应,立柱附近气隙小于内场。研究结论对平台设计和安全运营具有一定的指导作用。