深吃水半潜式平台钢悬链式立管的强度性能

在传统半潜式平台的基础上设计深吃水半潜式平台,以达到更好的运动性能。采用三维势流理论,运用SESAM软件对平台进行水动力性能分析;运用HydroD模块对平台进行频域分析得到幅值响应函数等频域参数;运用DeepC模块对平台进行时域耦合分析,得到平台加系泊系统后的时域响应。基于深吃水半潜式平台对配套钢悬链式立管进行强度性能研究,得到立管在各个工况下的最大等效应力及其沿管长的分布。研究表明:半潜式平台在近端偏移状态下,钢悬链式立管产生最大等效应力,立管上部和触地段区域是强度的薄弱环节,触地段区域是钢悬链式立管壁厚等参数的重要控制因素。为深吃水半潜式平台的研究提供参考。     

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。     

新型防垂荡型半潜式钻井平台

设计出一种新构型的半潜式钻井平台,采用数值模拟软件分析了新型平台在频域和时域的垂荡响应,并与双浮体四立柱结构和垂荡板结构的半潜式钻井平台进行了对比。介绍了新型平台的设计原理以及进行相关分析时的理论基础、数学模型和边界条件。结果表明,与双浮体四立柱和垂荡板结构平台相比,频域分析中新型平台的垂荡响应最大值和均值都显著减小;新型平台的垂荡固有周期显著增加,能有效防止共振的发生;系泊时域耦合分析中,新型平台的纵荡、横荡、横摇响应较小,且垂荡响应大幅减小;谱分析中新型平台有更小的垂荡响应谱峰值和更好的波频特性。新型平台防垂荡性能优异,结构合理、可行,可为新一代半潜式钻井平台的设计、选型提供参考。图8表2参18     

3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究

应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。     

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。     

垂荡板结构参数对半潜式平台运动性能的影响分析

该文结合Truss Spar平台的优点,在传统半潜式平台的底部添加垂荡板结构,通过改变垂荡板的质量、安装水深和面积,利用水动力计算软件AQWA,分别从频域和时域两方面,研究了垂荡板结构参数的变化对半潜式平台运动性能的影响。计算结果表明,垂荡板结构能有效抑制半潜式平台的运动,而且垂荡板的质量越大,安装越深,面积越大,对平台运动性能的改善效果越好。     

半潜式平台水动力性能研究

介绍了近年来国内外关于半潜式平台水动力性能的研究,包括垂荡运动性能、低频运动性能、气隙问题、涡激运动,以及基于水动力分析的参数优化设计和新概念设计等,并对水动力性能数值预报方法进行了分析。     

极限波浪作用下半潜式平台水动力特性

针对在极限波浪作用下的半潜式海洋平台的水动力特性,采用基于边界元法的AQWA水动力学软件对其进行数值模拟研究。建立某半潜式海洋钻井平台的三维水动力频域分析模型,通过数值计算得到平台的附加质量、辐射阻尼和运动响应;通过Cumins法将频域计算结果转换引入时域分析模块,建立平台的三维水动力时域分析模型,计算平台在工作和自存工况下的时域水动力响应,并将低频响应与波频响应进行对比,同时计算与校核在两种工况下的系泊绳系泊力,并由此优化设计确定平台的系泊系统;采用确定性设计波法确定在不同工况下的设计波,通过接口命令流将波浪载荷映射在平台整体结构上,由此可以得到平台在不同工况下的波浪载荷;给出半潜式海洋平台水动力计算及分析的系统性方法及实例,对半潜式海洋平台初步方案设计具有一定的参考价值。     

基于AQWA的新型半潜式海洋钻井平台水动力特性研究

首先,该文针对现役深水半潜式平台在风浪流中产生的升沉误差进行最优补偿,并依据规范设计了一种新型半潜式平台基本结构,建立三维水动力模型;其次,利用AQWA软件对目标平台进行频域下的水动力分析,得到平台的运动响应数据;最后,根据规范设计了一种新型半潜式平台的锚泊系统,对平台与锚泊系统进行时域耦合分析,为目标平台的控制提供精确预报,保证实时稳定性,调高作业人员舒适度。     

基于可燃冰开发的深吃水半潜式平台水动力性能分析

以应用于1 500 m作业水深的深吃水半潜式平台为研究对象,通过水池模型试验对水动力性能进行深入研究,并且与某典型浅吃水半潜式平台进行对比。结果表明,深吃水半潜式平台纵摇、横摇和垂荡固有周期显著短于传统浅吃水平台,在波频范围内前者运动响应大幅减小,在作业海况下最大摇摆运动为1.54°、最大水平运动为13.12 m,具有良好的运动性能,能够满足深海可燃冰开发的工程需求。     

干树半潜平台的选型设计

干树半潜采油平台近年来成为海洋工程领域的研究热点。此文以传统的四立柱四浮箱形式的半潜平台为研究对象。以南海为目标海域,针对干树采油要求进行平台主尺度选型设计,通过控制平台垂荡波频小峰和固有周期来控制平台的垂荡运动,在此基础上给出一组平台的主尺度数据,并对其进行稳性校核和运动分析。分析结果表明:该平台稳性满足规范相关要求,平台运动性能良好,满足干树采油要求。该平台的组块安装设计、系泊系统设计及系泊下的运动情况还需进一步的数值和模型试验研究。     

深海半潜式平台的水动力及系泊系统时域耦合分析

该文利用有限元分析软件ANSYS和水动力计算软件AQWA进行了有限元建模和水动力特性研究。考虑复杂的海洋环境载荷,包括随机波浪载荷、风载荷和流载荷的多重作用,浮式平台与系泊缆索之间的相互影响,采用时域耦合的分析方法对深海领域复杂工况下的半潜式钻井平台的水动力性能和系泊性能进行了分析。研究结果表明,规则波频域下,在纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇、艏摇各方向上,附加质量和附加阻尼随着波浪频率的增加,呈现先增大后减小的趋势,但局部均有起伏,平台在高频波浪区域内运动性能表现良好,响应幅值较小。同时,通过将浮式平台和系泊系统进行时域耦合分析,得出在环境力入射角为45°时,平台运动响应的幅值和系泊系统缆索的最大张力符合规范要求。     

考虑多种波浪工况的半潜平台总体强度分析

半潜式平台总体强度分析中,典型波浪工况的确定对平台结构的安全性具有重要影响。根据规范和目前波浪载荷工况的研究成果,同时结合对半潜式平台结构特性和高应力区域的分析,确定了多个剖面下的危险波浪载荷工况,采用规范推荐的基于谱分析的随机性设计波法和长期预报法对目标半潜式平台的自存工况进行水动力载荷预报,得到设计波参数,并计算平台结构响应。通过对各个载荷工况下的结构应力结果分析,得到了控制平台总体强度的关键波浪工况和两种设计波方法下结构响应的差异。该文研究成果可供类似结构的深水半潜式平台整体强度分析参考。     

半潜式平台横装干拖运输结构强度分析

为保证半潜式平台远洋干拖过程中平台及垫木的结构安全,采用水动力软件对半潜船及半潜式平台整个系统进行运动响应分析并组合4种典型工况,采用有限元软件对半潜式平台及垫木进行结构强度分析。计算结果表明,在满足设计的最大有义波高条件下,半潜式平台及垫木的结构强度满足规范要求。半潜船载运半潜式平台在设计的最大有义波高的海况指导下航行,顺利完成该航次任务,验证技术的可靠性,为保证半潜船装载类似超大型货物的结构安全性提供一定的参考价值。     

半潜式医疗平台设计及水动力性能分析

采用模块化设计思路,提出半潜式医疗平台开发新思路。借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)技术对病房通风系统的效果进行数值模拟,并对比不同方案通风系统的效果。在最佳设计方案的基础上,进一步分析半潜式医疗平台在复杂海洋环境中的水动力学响应,重点分析其水动力性能对人员舒适程度的影响规律。结果表明：当进风口与排风口布置在同侧时,通风效果对伤病员最佳;该医疗平台具有良好的水动力性能,可满足医疗工作的稳定性要求。     

深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近，主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点，针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和固有周期，并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明：深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期；平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响，低频特性明显；垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大，垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好，适应南海海况，所得结果可为工程应用提供相关参考。     

不同撑管结构的半潜式平台极限强度比较研究

半潜式平台的结构型式对于其水动力性能、总体强度以及制造加工等都有着一定的影响。半潜式平台发展到第六代,除了撑管型式和数量外,整体结构已无较大区别。以“海洋石油981”平台为主体,分别参考“981”、GM4000D、GVA7500的撑管型式以及无撑管结构进行建模。通过比较其运动响应和极限强度,分析撑管型式对平台性能的影响,对深水半潜式平台型式的选型以及未来半潜式平台的发展方向提供一定的参考价值。     

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。     

深水半潜式平台运动响应预报方法的对比分析

分别采用频域分析法与时域分析法对南海某深水半潜式平台的运动响应进行了计算,对比分析了两种方法在深水半潜式平台运动响应预报结果上的异同.对于波频运动(纵摇、横摇、垂荡),两种方法的计算结果较为吻合;对于纵荡和横荡运动,频域分析法的计算结果低于时域分析法计算结果.频域分析法对深水半潜式平台波频运动的预报精度较高,但对非线性效应明显的平台纵荡和横荡运动的预报结果偏低,仅适用于平台方案选型或设计的初期阶段;而时域分析法可以更好地处理深水半潜式平台运动响应计算中的非线性问题,更适用于平台设计的后期阶段.     

6 MW新型浅水浮式风力机概念设计和运动响应分析

为使浮式风力机向浅海水域拓展,结合Spar与Semi平台的特点,提出适用于南海浅水水域的新概念浮式风力机平台。运用NREL_FAST软件建立浮式风力机系统气动-水动-锚链-弹性-伺服耦合的非线性动力学分析模型,采用叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论和莫里森黏性阻尼修正方法计算水动力载荷,采用三维有限元法计算锚链系统载荷,在风、浪、流环境载荷作用下研究不同风浪夹角下新概念浮式风力机运动响应性能。结果表明：6 MW新概念浮式风力机在南海50 m水深水域中支撑6 MW风力机运动响应良好;浪向角改变对纵荡运动影响较大,对纵摇、艏摇和垂荡运动运动有一定影响。新概念浮式风力机在南海50 m设计海域运动性能良好。