不规则波中半潜式平台气隙响应数值研究

应用三维源汇分布方法,计算得到半潜式平台在波浪中六自由度运动响应函数和给定计算位置点的波面升高响应函数,将二者叠加求得给定点的相对波面升高响应函数,结合给定的波浪谱计算得到响应谱函数,对平台的气隙响应进行预报。在温和海况下,增加平台吃水有利于减小绕射效应以改善气隙性能;在恶劣海况下,减小吃水会有效降低平台垂荡共振,改善平台气隙性能;二阶效应影响与波浪绕射的剧烈程度成正比。     

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。     

考虑非线性系泊力Truss Spar平台耦合运动分析

Truss Spar广泛地应用于深水和超深水的海洋石油开发中,研究它的运动性能非常有必要。该文研究规则波浪下Truss Spar平台垂荡、横摇以及纵摇耦合6自由度运动特性。考虑平台垂荡频率与纵摇频率的2:1共振关系,采用龙格库塔法求解平台在非线性系泊力下平台的非线性运动响应。同时,考虑瞬时波面升高影响,研究非线性系泊力对平台运动的影响。计算结果表明:Truss Spar平台在考虑系泊力后,纵荡与纵摇响应幅值发生跳跃的临界波高值增大,延缓了跳跃现象的发生,但是不能阻止内共振情况的发生。同时,发现考虑瞬时波面升高影响,平台纵荡与纵摇响应幅值发生跳跃时的临界波高值减小,平台越容易发生内共振现象。考虑瞬时波面升高将导致平台的相对垂荡运动增大,引起平台干舷的剧烈变化,对平台的安全造成影响。     

基于AQWA的Spar基础运动响应分析

通过ANSYS有限元软件建立Spar基础结构模型,运用AWQA软件进行环境荷载下基础的运动响应时域分析,得到了波浪、波流耦合及风浪流联合作用下基础运动响应时域曲线。研究表明:波浪荷载是基础运动响应的主导荷载;波高对基础纵荡和垂荡运动响应影响显著,入射角对基础纵荡、纵摇运动响应影响显著。研究结果为Spar基础在特定环境条件下的选址及应用提供了参考。     

风浪流中Truss Spar平台耦合动力响应分析

采用时域耦合分析方法,研究了Truss Spar平台浮体/系泊/立管系统在不规则波浪及风流作用下的耦合动力特性问题.比较分析了SCR及TTR两种立管形式对平台浮体运动响应及其系泊张力变化特性的影响,同时还考虑了在极端海况下当有系泊断裂时,平台运动响应及其系泊张力的变化特性.研究表明,在耦合立管后,平台运动响应及系泊张力特性变化明显,特别是耦合TTR时,平台运动响应及系泊张力幅值显著减小.当平台遭遇恶劣海况发生系泊断裂时,对平台运动响应及其系泊系统动力响应特性都会产生显著影响.     

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。     

浮式风机平台在规则波和定常风作用下的动力响应分析

使用SESAM软件建立OC3-Hywind 5MW Spar型浮式风机模型,计算了时域内有系泊平台在规则波和均匀定常风作用下的动力响应。通过对时域结果进行谱分析,发现在风和波浪的作用下,系泊平台的运动可分为与锚链和平台固有频率有关的低频部分和与波浪频率有关的高频部分;通过对时域结果进行最大值分析,发现系泊平台的运动是由作用于风机的风力和波浪共同决定的,运动的幅值随着风力和波浪周期的增大而增大。研究成果可为浮式风机的优化设计提供一定的指导,并可为将来的相关试验研究提供参考。     

半潜式平台气隙性能的研究进展

介绍了半潜式平台气隙预报在平台设计阶段的重要性,分析了气隙性能的影响因素,就国内外在半潜平台气隙响应的试验研究和理论研究方面的进展进行了详细的阐述,包括波浪的选取、波浪相关参数对气隙分布的影响、气隙理论模型的优缺点等,并提出了未来研究方向的有关建议。     

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。     

Spar平台湿拖运动性能和垂荡板上浪实验研究

为了研究分析湿拖状态下Spar平台的运动性能以及垂荡板上的相对波浪升高,在深水池进行了Spar平台湿拖模型实验。实验中选取了H_s=3.0 m、H_s=5.0 m的不规则波浪以及DNV最大拖航海况作为海洋环境条件,并选择了几个典型的浪向角。通过对实验结果的分析,得到了Spar平台湿拖时在不同海况和浪向下的运动响应以及垂荡板上典型位置处上浪情况的规律,可以为进一步的理论研究和工程实践提供依据。     

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。     

深水轻型单柱平台的运动响应研究

以南海S7海域为背景 ,提出一种深水轻型单柱平台 (mini-sparplatform) ,并对其在频域内的运动响应进行了详细的研究 ,还分析总结了水深及系索预张力的变化对平台运动性能的影响。所得结论对深水单柱平台的概念设计具有一定的参考价值。     

对称与非对称起重拆解平台非线性效应对比

选取非对称式起重拆解平台作为研究对象,其区别于传统平台的主要特点是采用无横撑非对称的主船体结构并且立柱与上甲板连接处采用大圆弧结构。为验证这种新型平台波浪砰击等非线性效应的性能,使用ANSYS Workbench建立平台三维有限元模型,使用STAR CCM+软件对研究对象和传统平台进行水动力分析,研究2种不同形式对气隙及砰击响应的影响并通过数值模拟研究大弯角连接结构的特点。结果显示：由于目标平台立柱的不对称特性,负气隙位于船体一侧,砰击响应有别于传统的半潜式平台;大弯角连接结构可有效改善立柱与下甲板连接处应力集中问题。针对模拟试验结果可以有目的性地对易发生波浪砰击等波浪非线性现象的关键区域进行结构加强,确保恶劣工况条件下的平台安全性,对相关类型平台设计提供一定的参考。     

波浪作用下半潜平台近场干涉问题的研究

采用势流理论的方法对波浪作用下半潜平台周围近场干涉问题进行了预报.研究发现,波浪的近场干涉现象的确存在,其在波浪入射角为45°左右时产生,最大波面升高点位于两边立柱的内侧区域,最大升高值达到了入射波高的3.3倍,较平常的最大值2.5倍有较大提高.干涉现象发生时,并不是所有位置点都有很大的波面升高,而是在特定点产生了局部极大值.前后两个立柱的迎浪点和背浪点没有出现很大的波面升高,而是在其两侧产生了峰值点.结论表明半潜平台近场干涉问题的研究对平台气隙研究具有很重要的参考价值.     

Spar平台的发展趋势及其关键技术

深海油气资源的大量开发加速了对适应深水环境的平台结构物的需求。Spar平台是一种用于深海环油气开采、生产、处理加工和储存的海洋结构物。本文介绍Spar平台的发展趋势及其关键技术的研究,包括平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、耦合分析以及垂荡板和侧板的设计研究。     

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。     

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。