本文關(guān)鍵詞：深吃水半潛式平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：國(guó)際能源消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)，海洋油氣開發(fā)如火如荼。半潛式平臺(tái)由于抵抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、適應(yīng)水深范圍廣、可變載荷大等優(yōu)點(diǎn)，成為世界上應(yīng)用最為廣泛的大型浮式海洋油氣勘探開發(fā)裝備之一。然而，由于半潛式平臺(tái)垂蕩固有周期在20s左右，偏離主要波浪周期范圍不大，所以與TLP平臺(tái)和Spar平臺(tái)相比，垂向運(yùn)動(dòng)較大，這不利于鉆探作業(yè)，在一定程度上制約了它的進(jìn)一步發(fā)展。增加平臺(tái)吃水是改善半潛式平臺(tái)的垂向運(yùn)動(dòng)性能有效途徑之一，深吃水的半潛式平臺(tái)(Deep DraftSemi-submersible, DDS)的概念應(yīng)用而生，并將成為今后半潛式平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)。 半潛式平臺(tái)是一種典型的多立柱浮體，在一定流速條件下立柱后方會(huì)發(fā)生漩渦脫落，導(dǎo)致脈動(dòng)壓力產(chǎn)生，進(jìn)而引發(fā)渦激運(yùn)動(dòng)。深吃水半潛式平臺(tái)由于立柱水下部分增加，有效激勵(lì)增大，渦激運(yùn)動(dòng)相比于傳統(tǒng)半潛式平臺(tái)更為明顯。渦激運(yùn)動(dòng)會(huì)影響平臺(tái)錨鏈和剛懸鏈線立管的疲勞壽命，甚至?xí)绊懙秸５你@井作業(yè)，因此深吃水半潛式平臺(tái)的渦激運(yùn)動(dòng)不容忽視。本文將CNOOC提出的新型的四立柱四浮箱深吃水半潛式平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案作為研究對(duì)象，通過模型試驗(yàn)和CFD數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)深吃水半潛式平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性進(jìn)行了研究。 制作了縮尺比1:60的模型，通過拖曳試驗(yàn)，測(cè)量其在不同來流角度和不同來流速度下的六自由度運(yùn)動(dòng)，從運(yùn)動(dòng)時(shí)歷、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值、運(yùn)動(dòng)軌跡等多個(gè)角度出發(fā)，分析和研究深吃水半潛式平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的關(guān)鍵特征和鎖定范圍。深吃水半潛式平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)主要為橫蕩和縱蕩，橫蕩居主導(dǎo)地位；響應(yīng)幅值不僅與來流角度有關(guān)，且隨折合速度的變化呈現(xiàn)出一定規(guī)律；斜流時(shí)，響應(yīng)幅值較大，且在一定流速范圍內(nèi)有明顯鎖定現(xiàn)象；迎流和橫流時(shí)，響應(yīng)幅值相對(duì)較小，且無明顯鎖定現(xiàn)象。 取深吃水半潛式平臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷乃木匦瘟⒅孛妫⒍S數(shù)值模型，對(duì)半潛式平臺(tái)四立柱結(jié)構(gòu)在不同來流角度和來流速度下的渦激運(yùn)動(dòng)和靜止繞流進(jìn)行CFD數(shù)值模擬。渦激運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，證明了本文所采用的CFD方法在模擬多立柱浮體渦激運(yùn)動(dòng)方面的可行性；并且根據(jù)靜止繞流數(shù)值模擬結(jié)果從激勵(lì)力的角度對(duì)半潛式平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了解釋。 該論文的研究成果可以為多立柱海洋平臺(tái)的初步設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)，并對(duì)后續(xù)多立柱浮體渦激運(yùn)動(dòng)的研究工作有著重要的借鑒意義。因此，本文的研究工作既具有重要的工程意義，又具有很好的學(xué)術(shù)價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：渦激運(yùn)動(dòng) 深吃水半潛式平臺(tái) 模型試驗(yàn) 數(shù)值模擬
【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】：2013
【分類號(hào)】：U674.381
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-13
• 1.1.1 海洋油氣資源開發(fā)概述10-11
• 1.1.2 深吃水半潛式平臺(tái)概念及其渦激運(yùn)動(dòng)的提出11-13
• 1.2 半潛式平臺(tái) VIM 影響因素和特征參數(shù)13-14
• 1.3 海洋平臺(tái) VIM 研究進(jìn)展14-16
• 1.4 本文的主要工作和意義16-18
• 第二章 渦激運(yùn)動(dòng)理論基礎(chǔ)18-29
• 2.1 流動(dòng)的基本特性與控制方程18-21
• 2.1.1 粘性18-19
• 2.1.2 渦19
• 2.1.3 湍流19
• 2.1.4 流體運(yùn)動(dòng)的控制方程19-21
• 2.2 鈍體繞流及流體誘發(fā)振動(dòng)成因21-23
• 2.2.1 邊界層理論21-22
• 2.2.2 邊界層分離22
• 2.2.3 流體誘發(fā)振動(dòng)成因22-23
• 2.3 VIM 基本參數(shù)23-27
• 2.3.1 折合速度 Ur23-24
• 2.3.2 雷諾數(shù)24
• 2.3.3 斯特羅哈數(shù) St24-25
• 2.3.4 升力系數(shù)和阻力系數(shù)25-27
• 2.3.5 VIM 響應(yīng)幅值27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 數(shù)值計(jì)算原理29-40
• 3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)原理29-33
• 3.1.1 基于有限體積法的控制方程離散29-30
• 3.1.2 湍流模型30-31
• 3.1.3 Reynolds 平均法與 SST k 模型31-33
• 3.2 VIM 數(shù)值模擬方法33-39
• 3.2.1 系泊結(jié)構(gòu)物的渦激運(yùn)動(dòng)微分方程33-34
• 3.2.2 動(dòng)網(wǎng)格方法34-35
• 3.2.3 渦激運(yùn)動(dòng)迭代求解過程35-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第四章 圓柱 VIM 響應(yīng)特性研究40-55
• 4.1 數(shù)值模型和網(wǎng)格劃分40-42
• 4.2 圓柱靜止繞流數(shù)值模擬42-48
• 4.2.1 時(shí)間步長(zhǎng)測(cè)試42-43
• 4.2.2 圓柱靜止繞流響應(yīng)特性43-48
• 4.3 圓柱渦激運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬48-54
• 4.3.1 系統(tǒng)剛度的模擬與固有周期的測(cè)定49
• 4.3.2 圓柱 VIM 和靜止繞流受力特性對(duì)比49-50
• 4.3.3 圓柱 VIM 橫向受力與運(yùn)動(dòng)分析50-53
• 4.3.4 圓柱渦激運(yùn)動(dòng)軌跡53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 深吃水半潛式平臺(tái) VIM 響應(yīng)特性模型試驗(yàn)研究55-66
• 5.1 模型試驗(yàn)方案55-58
• 5.1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>55-56
• 5.1.2 坐標(biāo)系與模型布置56-57
• 5.1.3 試驗(yàn)內(nèi)容57-58
• 5.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析58-64
• 5.2.1 六自由度運(yùn)動(dòng)響應(yīng)對(duì)比分析58-59
• 5.2.2 橫蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)59-62
• 5.2.3 縱蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)62-64
• 5.2.4 首搖運(yùn)動(dòng)響應(yīng)64
• 5.3 本章小結(jié)64-66
• 第六章 深吃水半潛式平臺(tái)四立柱 VIM 和靜止繞流數(shù)值模擬66-80
• 6.1 數(shù)值模型66-69
• 6.1.1 模型與數(shù)值模擬內(nèi)容66-68
• 6.1.2 網(wǎng)格劃分68-69
• 6.2 半潛式平臺(tái)四立柱 VIM 數(shù)值模擬69-73
• 6.2.1 橫蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值69-70
• 6.2.2 橫蕩運(yùn)動(dòng)與受力特性70-72
• 6.2.3 橫蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)頻率72
• 6.2.4 VIM 軌跡72-73
• 6.3 半潛式平臺(tái)四立柱靜止繞流數(shù)值模擬73-79
• 6.3.1 四立柱靜止繞流受力特性分析73-77
• 6.3.2 四立柱流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)比分析77-79
• 6.4 本章小結(jié)79-80
• 第七章 總結(jié)與展望80-83
• 7.1 主要工作內(nèi)容及結(jié)論80-81
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)81
• 7.3 進(jìn)一步研究展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文87-88
• 致謝88-90

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王穎;Spar平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵特性研究[D];上海交通大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 童波;半潛式平臺(tái)系泊系統(tǒng)型式及其動(dòng)力特性研究[D];上海交通大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：深吃水半潛式平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：398237