基于模糊理论海洋平台的MRFD半主动控制理论研究

基于模糊理论控制采用磁流变阻尼器（MRFD）对海洋平台在随机波浪力作用下的振动控制效果进行研究。以平台的位移、速度响应为输入量,给出最优控制力的计算方法,并基于线性波浪理论和Morison方程实现了随机波浪力的数值仿真。以平台结构振动响应幅度为控制目标,设计MRFD系统,实现对海洋平台的最优控制。以典型导管架平台为例,进行多自由度数值仿真,仿真结果表明模糊控制下MRFD的半主动控制对海洋平台的动力响应有明显的控制效果。     

MR阻尼器在海洋平台半主动振动控制中的应用

针对磁流变（MR）阻尼器对海洋平台的半主动振动控制效果进行了研究，建立了海洋平台MR半主动控制结构的数学模型，提出了基于现代最优控制理论的半主动控制方法，并对磁流为阻尼器的性能及恢复力模型进行了介绍，对磁流为阻尼器的参数进行了设计，以某典型的固定式导管架平台为算例，数值分析了MR阻尼器对海洋平台振动控制的有效性，仿真结果表明，采用磁流变阻尼器对海洋平台进行半主动控制能够有效地减小平台的振动响应。     

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。     

基于相似模型的导管架平台波浪载荷数值模拟

为确保海洋平台在海浪环境下的安全生产,研究波浪载荷的数值模拟方法及波流耦合作用下平台结构的静动力响应。以导管架平台相似模型为例,应用有限元法,根据5阶Stokes波浪理论,对平台在波浪载荷作用下的静动力响应进行了数值建模和仿真分析。结果表明:在波浪载荷作用下,平台结构产生类周期往复运动,周期与波浪周期基本一致;平台不同位置的响应值不同,从泥线至平台顶端,响应值逐渐增大;平台甲板结构变形明显,最大应力出现在桩腿底部位置。为实际工程应用和安全诊断提供参考。     

基于模糊神经网络的海洋平台逆控制研究

结合模糊神经网络和自适应逆控制的优点,提出了基于模糊神经网络自适应逆控制方法,并将其应用于导管架式海洋平台的振动主动控制中.数值算例分析表明此种控制方法可有效地控制波浪作用下引起导管架式平台的有害振动.     

基于ABAQUS/AQUA的深水导管架平台动力分析研究

运用ABAQUS/AQUA中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程,包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量惯性力影响。通过大量数值模拟计算,得出了一些有规律性的曲线,为随机波作用下深水导管架动力响应分析提供借鉴。     

基于腽气QUS／AQUA的深水导管架平台动力分析研究

运用ABAQUS／AQUA中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程，包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量惯性力影响。通过大量数值模拟计算，得出了一些有规律性的曲线，为随机波作用下深水导管架动力响应分析提供借鉴。     

基于状态反馈的海洋平台TMD振动控制技术研究

研究了随机波浪栽荷作用下海洋平台的TMD振动控制,建立了TMD-海洋平台振动模型,从TMD能量分析的角度对TMD参数进行了优化设计;同时将状态反馈引入系统,依据结构响应的反馈信息确定控制力．运用极点配置法,选取适当的反馈增益K,从而进一步达到控制结构振动的目的。     

半潜式生产平台波浪载荷敏感性分析

基于三维势流理论对半潜式生产平台波浪载荷响应进行数值分析,并通过优化分析,以4个平台主尺度为变量进行波浪载荷预报,研究平台主尺度变化对平台波浪载荷的影响。利用谱分析预报方法,研究波浪浪向及周期对平台波浪载荷的敏感性,结合波浪载荷传递函数的特征,讨论以较危险的波浪载荷及组合波浪载荷确定设计波的方法。得到目标半潜式平台主尺度变化对波浪载荷的变化特点,为主尺度选型提供参考;总结平台波浪载荷对波浪方向及周期敏感性影响的特点及主控设计波选择方法,为半潜式生产平台后续的结构设计提供参考。     

波浪下“蓝鲸”号起重船系泊吊装组块耦合运动响应

采用水池模型试验和数值模拟方法,对"蓝鲸"号大型起重船吊装海洋平台上部组块的过程开展运动响应研究,对比分析无吊物和吊物施工时的运动结果,两者吻合较好,讨论在顶浪规则波工况下该复杂耦合系统的运动响应特性。研究结果揭示在波浪中系泊起重吊装组块耦合运动机理,为海洋平台吊装施工作业提供技术支持。     

板结构多模态动力吸振设计方法

针对海洋平台动力吸振研究中存在的多模态耦合振动吸振效果差的问题,研究抑制平台板结构振动的动力吸振器的设计方法。以薄板为具体研究对象,建立薄板与动力吸振器的数学模型,分析动力吸振器质量比的选择问题,讨论在离散模态和密集模态两种情况下动力吸振器的最佳安装位置,给出动力吸振器阻尼比和频率比的优化设计公式。在上述研究基础上,总结平台板结构动力吸振方法。以一个舱室仿真模型为应用对象,对参与舱壁振动的5阶模态进行振动控制,减振效果最高为92.2%。对动力吸振器进行补正设计后,针对第一、第五阶模态的减振效果分别提升0.9个百分点和6.1个百分点。上述结果验证了平台板结构动力吸振方法的有效性,该方法对海洋平台的振动防护具有一定的指导意义。     

基于ARID控制系统的固定式海洋风机纵摇控制

针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver, ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。基于拉格朗日原理建立海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;采用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;设计海洋风机-ARID控制系统的振动台试验,设置多种载荷激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟和试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明ARID控制系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用,为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定理论基础。     

基于验证载荷的老龄平台结构可靠性更新分析

将老龄平台已服役期内承受的年极值波浪载荷视作验证载荷,同时考虑老龄平台构件的抗力衰减,并以动态时变可靠度理论作为理论依据,计算了老龄平台构件的动态可靠度,分析了验证载荷和已服役载荷2种作用对老龄平台结构可靠度的影响。结果发现,在对老龄结构进行可靠性评估时,若忽略验证载荷的验证作用,将使得评估结果偏于保守。充分利用老龄平台结构在已服役期内经受的历史载荷信息,考虑已服役载荷对老龄平台结构的验证作用,则有利于制定检修策略,从而有效延长老龄平台结构的使用寿命和经济寿命。     

漂浮压载状态下自升式平台的运动响应分析

针对传统一阶理论在自升式平台漂浮压载工况下水动力计算精度不足的问题，以某自升式海上石油钻井平台为研究对象，建立平台水动力分析模型，在浅吃水状态下考虑波浪对平台的二阶作用，运用高阶边界元方法对平台的一阶和二阶水动力问题进行求解。通过数值模拟，给出多种波浪频率入射条件下平台的波浪力和运动响应数值计算结果。结果表明：在漂浮压载状态下，二阶波浪力在水平方向上对波浪力幅值影响较大；从运动响应角度看，无论是水平方向还是竖直方向，二阶波浪作用都不可忽视。     

海洋工程中多浮体系统的水动力研究综述

随着深海油气开发和海洋大型装备的发展,多浮体系统越来越多地被使用。这些系统在波浪中存在着较为复杂的水动力干扰现象,在某些局部波浪会发生放大或遮蔽,从而使得其浮体间相对运动和受力的预报变得十分困难,因此对该问题的研究变得十分必要。该文对目前海洋工程中较为常见的多浮体系统进行了介绍,并就国内外在多浮体系统的水动力方面的研究进行了系统的阐述,包括水动力干扰理论研究、数值模拟研究以及模型试验研究等方面,最后对该课题未来的研究方向提出建议。     

我国海洋石油平台典型自控系统的分析

在我国海洋石油平台上,由于工艺要求各异、工程实施时自控技术水平和设计思路不同,采用了多种不同的控制方案。经总结几种典型的控制方案,分析不同方案的优缺点,对用于海洋石油平台上的自控系统的发展方向阐述了观点,提出了建议。     

冰振下海洋平台上部天然气管线振动分析

渤海辽东湾的导管架平台在海冰作用下会产生比较剧烈的振动。冰激振动除了可引起导管架结构的疲劳破坏，还会引起平台上部管线的疲劳破坏与法兰的松动，因而有必要分析平台在冰振作用下的上部天然气管线振动问题。为此，基于现场监测，建立了管线系统振动力学模型，并采用有限元数值模拟的方法，考虑了管系的复杂支撑、管件、管系设备等因素对管系的影响，计算出冰振下JZ202平台上部主要天然气管系的模态、位移、转角响应及动应力幅值。结果表明，冰振对天然气管线的动态响应有重要的影响，在冰区海洋平台上部管道设计时必须加以考虑，并提出了提高管系抗振的措施。     

海洋石油平台冷放空系统设计及模拟分析

海洋石油平台冷放空系统的设计影响平台安全、结构重心以及工程费用。冷放空系统的设计需要根据感受点的位置对冷放空臂长度进行精确的模拟计算,以确保平台人员及设备的本质安全。以海上某无人平台为例,利用PHAST及FLARESIM软件进行冷放空系统模拟分析,根据冷放空泄放中产生的热辐射、噪音及气体扩散对平台产生的影响,选取合适的放空臂长度。