近島礁海底地形復(fù)雜且近岸處水深變化劇烈,運(yùn)輸船無(wú)法靠泊,大型機(jī)械設(shè)備難以運(yùn)轉(zhuǎn)上島。海洋平臺(tái)較好的解決了這一問(wèn)題,利用系泊系統(tǒng)將平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)限制,保持其位置的穩(wěn)定性,使得運(yùn)輸船舶能夠�？�,然后由淺吃水浮駁在平臺(tái)和島礁岸邊穿梭來(lái)回解決物資上岸的問(wèn)題。然而,由于近島礁環(huán)境條件非常復(fù)雜,針對(duì)近島礁浮式平臺(tái)及其特殊系泊方案動(dòng)響應(yīng)數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展還不夠成熟,且船舶靠幫時(shí)會(huì)和浮式平臺(tái)產(chǎn)生相互作用,導(dǎo)致浮式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)發(fā)生復(fù)雜的變化。因此準(zhǔn)確預(yù)報(bào)近島礁浮式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),對(duì)島礁建設(shè)浮式平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)的安全性和可行性具有重要的指導(dǎo)作用。本文采用基于勢(shì)流理論的軟件AQWA對(duì)浮式平臺(tái)的水動(dòng)力,運(yùn)動(dòng)量和系泊系統(tǒng)張力等進(jìn)行了數(shù)值模擬及分析,并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與水池試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。論文的具體工作與主要研究成果如下:應(yīng)用AQWA軟件的LINE模塊對(duì)浮式平臺(tái)的水動(dòng)力進(jìn)行頻域分析,得到深水和近島礁環(huán)境下浮式平臺(tái)在作業(yè)工況和生存工況下的附加質(zhì)量、輻射阻尼及不同波浪入射角下的幅值響應(yīng)算子、一階波浪力、二階波浪力等水動(dòng)力系數(shù);利用軟件FINE/Marine得到了平臺(tái)在作業(yè)工況與生存工況下各個(gè)角度的風(fēng)流力系數(shù)。應(yīng)用AQWA軟件的DRIFT模塊,開(kāi)展了深水和近島礁環(huán)境下共計(jì)74種工況下的浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值模擬,得到了平臺(tái)六自由度運(yùn)動(dòng)的歷時(shí)曲線(xiàn),并對(duì)74種工況下的結(jié)果分別按照深水環(huán)境、淺水環(huán)境、作業(yè)工況、生存工況、浪向角、波浪參數(shù)、風(fēng)向,風(fēng)力參數(shù),流向和流力參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)對(duì)比分析。結(jié)果顯示:島礁地形上平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與深水相比普遍減小。當(dāng)平臺(tái)處于作業(yè)工況時(shí),平臺(tái)運(yùn)動(dòng)量值和纜繩最大張力普遍隨著入射波譜峰周期和有義波高的的增加而增加;浪向和風(fēng)向影響著系泊纜張力的的分布規(guī)律,流載荷只影響量值而不影響分布規(guī)律。當(dāng)平臺(tái)處于生存工況時(shí),隨著譜峰周期增加,縱蕩、橫蕩和艏搖三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)量有所減小,垂蕩和縱搖兩個(gè)自由度有所增加,橫搖運(yùn)動(dòng)基本相當(dāng),系泊系統(tǒng)總體所受拉力有所下降;殘存狀態(tài)下浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)量值除橫蕩和縱搖外都略有增加,平臺(tái)系泊系統(tǒng)所受最大張力減小;風(fēng)向不僅影響系泊系統(tǒng)受力,還影響著浮式平臺(tái)系泊纜張力分布規(guī)律,流力不改變系泊系統(tǒng)張力分布規(guī)律,只影響其量值。應(yīng)用AQWA軟件的LINE模塊對(duì)作業(yè)工況下近島礁浮式平臺(tái)有船舶靠幫時(shí)的水動(dòng)力進(jìn)行頻域分析,得到平臺(tái)的附加質(zhì)量、輻射阻尼及不同波浪入射角下的幅值響應(yīng)算子、一階波浪力、二階波浪力等水動(dòng)力系數(shù)。應(yīng)用AQWA軟件的DRIFT模塊,開(kāi)展了近島礁環(huán)境下船舶靠幫時(shí)共計(jì)15種工況下的浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值模擬,得到了平臺(tái)六自由度運(yùn)動(dòng)的歷時(shí)曲線(xiàn),并對(duì)15種工況下的結(jié)果分別按照浪向角、波浪參數(shù)、風(fēng)向,風(fēng)力參數(shù),流向和流力參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)對(duì)比分析。結(jié)果顯示:有船舶停靠平臺(tái)運(yùn)動(dòng)量明顯小于無(wú)船舶�？�;有船舶停靠時(shí)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)量值隨著入射波譜峰周期和有義波高的增加而增加;有船舶�？康钠脚_(tái)系泊系統(tǒng)最大張力略小于無(wú)船舶�？壳闆r;有船舶�？繒r(shí),由于船舶首尾不對(duì)稱(chēng),在有些海況下會(huì)改變系泊纜張力分布規(guī)律。進(jìn)行了水池試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析,將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果吻合度較高。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：U661;P75
【部分圖文】：

江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文的現(xiàn)實(shí)和緊迫需求，推動(dòng)三沙市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)全面發(fā)展的重要舉措，是我國(guó)未來(lái)研究的重要方向。近幾十年來(lái)，各種移動(dòng)式平臺(tái)的數(shù)量增長(zhǎng)迅速，移動(dòng)式平臺(tái)逐漸形成了投資高、風(fēng)險(xiǎn)大、高新技術(shù)集成的特點(diǎn)[1-2]。作為一個(gè)海洋大國(guó)，海洋平臺(tái)的研究對(duì)于我國(guó)海洋工程的發(fā)展有及其深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義[3]。

勢(shì)流理論理論的條件主要有以下幾點(diǎn)：流體為理想流體、且沒(méi)有黏性、均勻無(wú)旋；流場(chǎng)中存在速度勢(shì)。勢(shì)流，引入速度勢(shì)函數(shù) ，速度勢(shì)函數(shù) 滿(mǎn)足拉普拉斯方程，即2 2 22 2 20x y z 據(jù)速度勢(shì)函數(shù)的定義，可以得到流體在三個(gè)方向上的速度，如式（xvx ，yvy ，zvz 知邊界條件及初始條件，拉普拉斯方程可求解出速度勢(shì)函數(shù) 。下解流程：

江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文標(biāo)系的建立式平臺(tái)本身沒(méi)有自航能力，固定在工作海域。研究此類(lèi)無(wú)航速的浮式結(jié)用兩種坐標(biāo)系，即大地坐標(biāo)系和隨體坐標(biāo)系。大地坐標(biāo)系為 o’x’y’z’之中，不隨流體或者結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，通常取 o’x’y’面與靜水面相向上。隨體坐標(biāo)系 oxyz 與浮體相連，隨著浮體的運(yùn)動(dòng)一起振蕩，但是終不會(huì)變化，在浮體處于初始平衡位置時(shí)，oxy 平面與靜水面重合，o位于重心處。浮式結(jié)構(gòu)物沿著坐標(biāo)軸的方向有三個(gè)平動(dòng)自由度：縱蕩繞著三個(gè)坐標(biāo)軸方向有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度：橫搖、縱搖、艏搖。

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