本文關(guān)鍵詞：基于模型試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析的半潛式平臺(tái)氣隙響應(yīng)研究

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【摘要】：半潛式平臺(tái)是開發(fā)海洋石油的重要裝備之一，在越來越惡劣的海洋環(huán)境背景下，其概念和基本設(shè)計(jì)中涉及的氣隙響應(yīng)問題是十分關(guān)鍵的。相關(guān)學(xué)者從計(jì)算流體力學(xué)和勢流角度對(duì)氣隙問題進(jìn)行了深入的研究，但總體上，海洋工程界還是主要依賴模型試驗(yàn)來確定氣隙響應(yīng)。本文基于模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)半潛式平臺(tái)的氣隙問題較為全面的頻域，時(shí)域以及統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算。 首先研究了頻域方法在氣隙計(jì)算中的應(yīng)用。首先計(jì)算了各個(gè)位置處絕對(duì)波浪升高的勢流頻域解并得到了氣隙響應(yīng)RAO，后對(duì)白噪聲試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了譜分析，在各個(gè)位置以及不同浪向下比較了勢流計(jì)算結(jié)果和白噪聲譜分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)線性勢流理論計(jì)算的氣隙頻域結(jié)果可以用來初步確定不同位置處的氣隙情況，還發(fā)現(xiàn)平臺(tái)立柱周圍和橫撐各個(gè)位置處的波浪絕對(duì)升高情況有明顯差異；此外，對(duì)入射波浪時(shí)歷和響應(yīng)波浪時(shí)歷進(jìn)行了交叉譜分析，并與白噪聲試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。通過對(duì)比白噪聲試驗(yàn)分析和不規(guī)則波試驗(yàn)的交叉譜分析，發(fā)現(xiàn)白噪聲試驗(yàn)的譜分析結(jié)果總體上是可靠的。因此，對(duì)于研究波浪絕對(duì)升高的頻域分析，白噪聲試驗(yàn)可以部分取代生存海況下的不規(guī)則波試驗(yàn)。在頻域計(jì)算的基礎(chǔ)上，為了考慮平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和系泊系統(tǒng)等影響，探討了計(jì)算氣隙的時(shí)域方法，，具體來說，采用兩種方案：方案一是勢流時(shí)域法，基于雙浮體模型，利用水動(dòng)力軟件對(duì)氣隙進(jìn)行時(shí)域模擬，直接計(jì)算半潛平臺(tái)周邊的相對(duì)波高情況，并與模型試驗(yàn)測量的波高時(shí)歷進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)計(jì)算的半潛平臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與模型試驗(yàn)基本一致，比對(duì)了氣隙時(shí)域統(tǒng)計(jì)值，兩者的標(biāo)準(zhǔn)差接近，且時(shí)歷曲線表明這種方法能夠考慮到平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響；方案二是用傅里葉變換方法對(duì)白噪聲試驗(yàn)中得到的氣隙響應(yīng)RAO，聯(lián)合入射Jonswap譜，轉(zhuǎn)化成時(shí)歷氣隙響應(yīng)，通過頻域結(jié)果的傅里葉變換，得到時(shí)域的結(jié)果，并與模型試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)這種方法計(jì)算氣隙響應(yīng)結(jié)果偏小。 最后，利用了統(tǒng)計(jì)方法對(duì)氣隙響應(yīng)波幅與周期進(jìn)行了分析。受到波浪譜統(tǒng)計(jì)模型的啟發(fā)，找到了合適的氣隙響應(yīng)周期和波幅的統(tǒng)計(jì)分布模型，并用參數(shù)估計(jì)方法得到了統(tǒng)計(jì)分布模型的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)Gumbel分布能夠得到可靠的氣隙極值，此外還將參數(shù)估計(jì)方法用于衡量平臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)對(duì)氣隙的影響；對(duì)氣隙響應(yīng)周期和波幅雙分布采用了非參數(shù)化的核密度估計(jì)法，得到了雙分布的概率密度等高線，發(fā)現(xiàn)了氣隙響應(yīng)周期和波幅的模態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.38

【參考文獻(xiàn)】

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1 賴智萌;肖龍飛;寇雨豐;范模;;新概念深水半潛式生產(chǎn)平臺(tái)水動(dòng)力截?cái)嘣囼?yàn)與數(shù)值計(jì)算[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

本文編號(hào)：1200294