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

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【摘要】：Spar平臺(tái)的中央井,從下到上貫穿整個(gè)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(tái)的月池。根據(jù)實(shí)際要求,有時(shí)將月池設(shè)計(jì)為半開(kāi)口形式,海水可以自由進(jìn)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(tái)主體質(zhì)量量級(jí)相當(dāng),月池流體對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響不可忽略。本文基于CFD方法數(shù)值研究Spar平臺(tái)的附加質(zhì)量和粘滯阻尼,分析月池開(kāi)口面積對(duì)平臺(tái)水動(dòng)力參數(shù)的影響,計(jì)算了靜水中平臺(tái)的衰減運(yùn)動(dòng),獲得了考慮月池流體時(shí),Spar平臺(tái)的垂蕩運(yùn)動(dòng)的粘滯阻尼。建立了平臺(tái)上部柱體的結(jié)構(gòu)模型,分析了網(wǎng)格劃分和時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)計(jì)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(shí)間步長(zhǎng)。計(jì)算了不同開(kāi)口、不同來(lái)流速度和不同KC數(shù)下,平臺(tái)上部柱體的附加質(zhì)量系數(shù)、阻尼系數(shù)和動(dòng)壓,分析了月池開(kāi)口對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。通過(guò)建立包含平臺(tái)主體-月池流體-垂蕩板-軟艙的結(jié)構(gòu)模型,計(jì)算了不同運(yùn)動(dòng)形式下月池底部擋板的動(dòng)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(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)的粘滯阻尼。每一循環(huán)步,提取Fluent中計(jì)算得到的阻尼力,將其導(dǎo)入平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程,數(shù)值求解平臺(tái)運(yùn)動(dòng),并由其控制Fluent中平臺(tái)運(yùn)動(dòng)形式。根據(jù)衰減曲線計(jì)算得到平臺(tái)垂蕩粘滯阻尼并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,平臺(tái)月池開(kāi)口后,平臺(tái)垂蕩固有周期和附加質(zhì)量增加,使得平臺(tái)垂蕩模態(tài)固有頻率遠(yuǎn)離波浪能量集中頻率,減小平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)。不同的月池底部開(kāi)口面積對(duì)應(yīng)不同的垂蕩阻尼,在實(shí)際中可設(shè)計(jì)月池底部的最優(yōu)開(kāi)孔面積,來(lái)最大程度地減小平臺(tái)主體的垂蕩運(yùn)動(dòng)。本文計(jì)算中,30%開(kāi)口時(shí)月池底部擋板受到的動(dòng)壓最小,對(duì)應(yīng)的垂蕩阻尼最大。本文經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,并且把數(shù)值計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)的進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了本文數(shù)值計(jì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.381

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：1294448