【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U674.38
【部分圖文】：

第1章緒論1第1章緒論1.1本文研究的目的和意義近年來，海上石油開采越來越多的向深海發(fā)展，F(xiàn)PSO（FloatingProductionStorageandOffloading）的應(yīng)用也越來越廣泛。FPSO是海洋油氣生成開采系統(tǒng)的重要組成部分，通常和水下采油裝置、穿梭油船（ShuttleTanker）組成一套完整的生產(chǎn)采油系統(tǒng)。一般深海中FPSO的作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，海況相對(duì)惡劣，原油轉(zhuǎn)駁的油輪通常需要錨泊系統(tǒng)或動(dòng)力定位來保持與FPSO的安全距離。對(duì)于自身具有動(dòng)力定位功能的油輪來說，可以較好的保持與FPSO的安全距離，但是動(dòng)力定位裝置的存在使得油輪的載重量減小而造價(jià)大幅提升。因此在實(shí)際應(yīng)用中，如何將載重大、造價(jià)低、數(shù)量多卻不具有動(dòng)力定位能力的普通油輪有效應(yīng)用于原油轉(zhuǎn)駁外輸作業(yè)，成為國(guó)際上進(jìn)行原油輸送的技術(shù)需求。為使普通油輪可以在原油轉(zhuǎn)駁的過程中，可以保持與FPSO的安全距離，現(xiàn)開發(fā)一種原油轉(zhuǎn)駁船（CargoTransferVessel，以下簡(jiǎn)稱CTV）。CTV是一款全新概念下的離岸深水FPSO原油轉(zhuǎn)駁輸送裝置，是由配置DP裝置的原油轉(zhuǎn)駁船體CTV（CargoTransferVessel）以及由CTV搭載的原油轉(zhuǎn)駁輸送裝置構(gòu)成。該模式下的離岸深水FPSO原油外輸，是依靠CTV利用其DP裝置全方位推進(jìn)功能牽引VLCC等普通油輪執(zhí)行相對(duì)于FPSO的機(jī)動(dòng)系泊定位，由此通過大口徑輸油軟管將FPSO原油轉(zhuǎn)駁輸送至VLCC等普通油輪，實(shí)現(xiàn)離岸深水FPSO的原油外輸。圖1.1基于CTV牽引定位VLCC的FPSO原油轉(zhuǎn)駁應(yīng)用模式顯然，CTV的應(yīng)用過程中涉及到三條船，即FPSO、CTV、普通油輪，其應(yīng)用模式如圖1.1所示。該應(yīng)用模式在研究中的特點(diǎn)在于三條船的排水量較大，涉及到多浮體，

第2章多浮體數(shù)值計(jì)算的基本理論7第2章多浮體數(shù)值計(jì)算的基本理論本應(yīng)用模式下涉及到了多浮體的研究。對(duì)于在波浪中做搖蕩運(yùn)動(dòng)的多浮體系統(tǒng)來說，作用在單個(gè)浮體上的外力包括入射力、繞射力、輻射力和靜水回復(fù)力四項(xiàng)。其中靜水回復(fù)力只與其自身的性能有關(guān)，而其他三種力則要受其他浮體的影響，這種影響主要是由于遮蔽效應(yīng)及波浪反射作用引起的。這些影響在多浮體系統(tǒng)中存在較為普遍，在很多情況下這些水動(dòng)力干擾不能忽略。本節(jié)對(duì)兩個(gè)浮體在波浪中的搖蕩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算分析，簡(jiǎn)要介紹多浮體水動(dòng)力相互干擾問題的一般求解算法。2.1多浮體系統(tǒng)頻域分析基本理論2.1.1非定常擾動(dòng)速度勢(shì)求解假定兩個(gè)任意形狀的浮體在波浪中運(yùn)動(dòng)，通過線性勢(shì)流理論，可以假設(shè)浮體在均勻、不可壓縮和沒有粘性的理想流體在規(guī)則波中做微幅運(yùn)動(dòng)。首先建立固定直角坐標(biāo)系，如圖2.1所示。oxy平面、111yxG平面和222yxG平面在未擾動(dòng)的水平面內(nèi)，oy軸、11yG軸和22yG軸指向右舷；oz軸、11zG軸和22zG軸垂直向上為正。兩個(gè)浮體的水平距離為s，水深為d。圖2.1坐標(biāo)系的定義設(shè)兩物體在規(guī)則波中的六自由度響應(yīng)分別為：tiiieaa（2-1）

第2章多浮體數(shù)值計(jì)算的基本理論152.2.3外載荷的定義外載荷xF、yF、lOM在局部坐標(biāo)系中指定。外載荷包括水動(dòng)力、系泊力、阻尼力、慢漂力、風(fēng)力和流力，還有其它一些易導(dǎo)致低頻響應(yīng)的多種自然力，這些載荷投影在局部坐標(biāo)系上可以表示為：OCWDBMHlOHyyByMyyDyOyCWyxMxHxDxBxOxCWxxMMMMMMMMFFFFFFFFFFFFFFFF（2-41）下標(biāo)中，H為水動(dòng)力載荷；M為系泊載荷；B為阻尼載荷；D為波浪漫漂載荷；W為風(fēng)載荷；C為流載荷；O為其它不能被忽視的載荷（立管，推進(jìn)器等）。2.3AQWA軟件概述Aqwa軟件為基于以上三維勢(shì)流理論開發(fā)的商用軟件。上世紀(jì)70年代，歐洲最大的上市顧問咨詢集團(tuán)WSAtkins公司開發(fā)了AQWA軟件。經(jīng)過大量的實(shí)踐檢驗(yàn)后，AQWA目前已經(jīng)是最權(quán)威、應(yīng)用最廣泛的的船海海工水動(dòng)力分析軟件之一。經(jīng)多年的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，AQWA在計(jì)算海洋結(jié)構(gòu)物的水動(dòng)力問題上，擁有非常高的準(zhǔn)確性。AQWA通過不同的模塊覆蓋了流體分析的全部過程，各模塊統(tǒng)一封裝在強(qiáng)大的AQWA圖形用戶界面AQWA-GS中。AQWA的主要模塊包括：AQWA-Line（衍射/輻射問題）、AQWA-Librium（系泊索的初始靜、動(dòng)穩(wěn)性問題）、AQWA-Fer（不規(guī)則波頻域問題）、AQWA-Drift（慢漂流的隨機(jī)波浪時(shí)域問題）、AQWA-Naut（規(guī)則波和不規(guī)則波的非線性時(shí)域問題）、AQWA-CableDynamic（耦合纜索動(dòng)力學(xué)問題）等。圖2.2AQWA模塊關(guān)系圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2821995