本文關(guān)鍵詞：考慮月池內(nèi)流體時深海Spar平臺的垂蕩阻尼特性研究

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【摘要】：Spar平臺的中央井,從下到上貫穿整個上部主體,其內(nèi)按照一定的方式布置立管和其它重要鉆井設(shè)施,這些結(jié)構(gòu)構(gòu)成了Spar平臺的月池。根據(jù)實際要求,有時將月池設(shè)計為半開口形式,海水可以自由進入或者流出月池。若采用頂張緊立管系統(tǒng),則月池海水質(zhì)量與平臺主體質(zhì)量量級相當(dāng),月池流體對平臺運動的影響不可忽略。本文基于CFD方法數(shù)值研究Spar平臺的附加質(zhì)量和粘滯阻尼,分析月池開口面積對平臺水動力參數(shù)的影響,計算了靜水中平臺的衰減運動,獲得了考慮月池流體時,Spar平臺的垂蕩運動的粘滯阻尼。建立了平臺上部柱體的結(jié)構(gòu)模型,分析了網(wǎng)格劃分和時間步長對計算結(jié)果的影響,確定出了符合精度要求的網(wǎng)格劃分方案和時間步長。計算了不同開口、不同來流速度和不同KC數(shù)下,平臺上部柱體的附加質(zhì)量系數(shù)、阻尼系數(shù)和動壓,分析了月池開口對計算結(jié)果的影響。通過建立包含平臺主體-月池流體-垂蕩板-軟艙的結(jié)構(gòu)模型,計算了不同運動形式下月池底部擋板的動壓、質(zhì)量流率、擋板阻尼力、垂蕩板阻尼力、整體結(jié)構(gòu)阻尼力等物理參量�？紤]流固耦合,研究了靜水中平臺垂蕩運動的粘滯阻尼。每一循環(huán)步,提取Fluent中計算得到的阻尼力,將其導(dǎo)入平臺垂蕩運動的動力學(xué)方程,數(shù)值求解平臺運動,并由其控制Fluent中平臺運動形式。根據(jù)衰減曲線計算得到平臺垂蕩粘滯阻尼并與實驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明,平臺月池開口后,平臺垂蕩固有周期和附加質(zhì)量增加,使得平臺垂蕩模態(tài)固有頻率遠離波浪能量集中頻率,減小平臺垂蕩運動。不同的月池底部開口面積對應(yīng)不同的垂蕩阻尼,在實際中可設(shè)計月池底部的最優(yōu)開孔面積,來最大程度地減小平臺主體的垂蕩運動。本文計算中,30%開口時月池底部擋板受到的動壓最小,對應(yīng)的垂蕩阻尼最大。本文經(jīng)過數(shù)值模擬計算,并且把數(shù)值計算結(jié)果與模型試驗的進行了對比,驗證了本文數(shù)值計算方法的合理性與正確性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.381

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1294448