系泊系統(tǒng)主動(dòng)式截?cái)嗷旌夏P驮囼?yàn)技術(shù)仿真研究
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【摘要】:走向深水("g500米)及超深水("g1500米)已是當(dāng)今世界海洋油氣發(fā)展的必然趨勢,然而由于開采環(huán)境更加惡劣,系泊系統(tǒng)的總體性能將直接影響到深水平臺(tái)作業(yè)和生存能力,因此深海平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)的分析以及試驗(yàn)技術(shù)就顯得尤為重要。但是受限于試驗(yàn)水池的大小及模型尺度的選擇,要將深水平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)按照合適的尺比布置與試驗(yàn)水池中是非常困難的,而建設(shè)更深更大的試驗(yàn)水池?zé)o疑需要更高的成本。目前一般采用被動(dòng)式截?cái)嘣囼?yàn)技術(shù)的方式進(jìn)行大水深情況下的系泊系統(tǒng)模型試驗(yàn),但無法實(shí)現(xiàn)與實(shí)際水深情況的動(dòng)力相似則是其瓶頸所在、而且在大水深截?cái)嗲闆r下要實(shí)現(xiàn)完全的靜力相似也十分困難,因此以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力相似為目的的主動(dòng)式截?cái)嗷旌夏P驮囼?yàn)技術(shù)應(yīng)是未來海洋深水試驗(yàn)池的一項(xiàng)重要技術(shù)。本文針對(duì)主動(dòng)式截?cái)嘣囼?yàn)技術(shù)主要進(jìn)行了以下工作:(1)纜索靜力學(xué)及動(dòng)力學(xué)研究。本文基于集中質(zhì)量法編制了纜索靜力學(xué)及纜索動(dòng)力學(xué)的求解程序。針對(duì)纜索的靜力學(xué)問題,基于懸鏈線理論與集中質(zhì)量法模型對(duì)張緊索系統(tǒng)進(jìn)行了分析;針對(duì)纜索動(dòng)力學(xué)問題,采用集中質(zhì)量模型并使用廣義-α積分格式進(jìn)行離散求解,并進(jìn)行了計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析工作。(2)海洋平臺(tái)時(shí)域耦合分析計(jì)算。以工作于320水深的某半潛式海洋平臺(tái)為研究對(duì)象,構(gòu)建半潛平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)的時(shí)域耦合模型。采用基于勢流理論的商用軟件AQWA計(jì)算平臺(tái)的水動(dòng)力參數(shù),而后采用商用軟件OrcaFlex以及AQWA進(jìn)行系泊系統(tǒng)的耦合分析,并將兩款軟件的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,從而說明了所創(chuàng)建的耦合數(shù)值分析模型的正確性。(3)纜索截?cái)帱c(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型辨識(shí)。本文在工作(2)的基礎(chǔ)上,利用NARX網(wǎng)絡(luò)離線辨識(shí)系泊纜導(dǎo)纜孔處三自由度運(yùn)動(dòng)與截?cái)帱c(diǎn)處三自由度運(yùn)動(dòng)的傳遞關(guān)系模型,而后在考慮三種不同海況的情況下,利用訓(xùn)練得到的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行截?cái)帱c(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,并將網(wǎng)絡(luò)計(jì)算結(jié)果與集中質(zhì)量法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,從而說明采NARX網(wǎng)絡(luò)可以代替集中質(zhì)量法進(jìn)行截?cái)帱c(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)計(jì)算。(4)仿真平臺(tái)的搭建。利用Matlab及OrcaFlex中所提供的外部函數(shù)接口,搭建了主動(dòng)式截?cái)嗷旌夏P偷脑囼?yàn)仿真平臺(tái)。并在工作(3)的基礎(chǔ)上,將NARX網(wǎng)絡(luò)代替集中質(zhì)量法進(jìn)行纜索截?cái)帱c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,通過將截?cái)嗨罾|索張力以及運(yùn)動(dòng)情況與全水深下的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,證明NARX網(wǎng)絡(luò)替代集中質(zhì)量法進(jìn)行計(jì)算的可行性。通過本文的工作,為下一階段開展主動(dòng)式截?cái)嗷旌夏P驮囼?yàn)設(shè)備的研發(fā)等提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】:主動(dòng)式截?cái)?/strong> 混合模型試驗(yàn)技術(shù) NARX網(wǎng)絡(luò) 纜索動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】:中國艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:U661.7
【目錄】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第一章 前言9-19
- 1.1 論文的背景9-11
- 1.2 解決深海平臺(tái)模型試驗(yàn)技術(shù)的途徑11-18
- 1.2.1 極小比尺模型試驗(yàn)11-12
- 1.2.2 在自然水域中進(jìn)行模型試驗(yàn)12
- 1.2.3 混合模型試驗(yàn)技術(shù)12-18
- 1.3 論文的基本結(jié)構(gòu)18-19
- 第二章 纜索力學(xué)問題計(jì)算19-39
- 2.1 系泊纜力學(xué)特性研究方法19-38
- 2.1.1 系泊纜的靜力學(xué)問題分析方法19-27
- 2.1.2 系泊纜的動(dòng)力學(xué)問題分析方法27-38
- 2.2 本章小結(jié)38-39
- 第三章 耦合分析基本理論39-57
- 3.1 耦合分析方法39-45
- 3.1.1 平臺(tái)水動(dòng)力參數(shù)計(jì)算方法40-43
- 3.1.2 時(shí)域耦合分析43-45
- 3.2 數(shù)值計(jì)算算例45-56
- 3.2.1 平臺(tái)水動(dòng)力參數(shù)計(jì)算45-51
- 3.2.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析51-56
- 3.3 本章小結(jié)56-57
- 第四章 纜索截?cái)帱c(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型辨識(shí)57-81
- 4.1 截?cái)帱c(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型辨識(shí)的意義57
- 4.2 系統(tǒng)辨識(shí)方法簡介57-58
- 4.3 基于NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的纜索截?cái)帱c(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型辨識(shí)58-79
- 4.3.1 NARX網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)59-61
- 4.3.2 NARX網(wǎng)絡(luò)模型的建立與訓(xùn)練61-79
- 4.4 本章小結(jié)79-81
- 第五章 主動(dòng)式截?cái)嗷旌夏P驮囼?yàn)仿真81-99
- 5.1 仿真平臺(tái)的搭建81-89
- 5.1.1 半潛平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)相關(guān)模型創(chuàng)建81-83
- 5.1.2 NARX網(wǎng)絡(luò)模型的創(chuàng)建83-86
- 5.1.3 NARX網(wǎng)絡(luò)模型離線檢驗(yàn)86-89
- 5.2 主動(dòng)式混合模型試驗(yàn)仿真結(jié)果與分析89-98
- 5.3 本章小結(jié)98-99
- 第六章 總結(jié)與展望99-102
- 致謝102-103
- 參考文獻(xiàn)103-108
- 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果108-109
- 附錄109
【相似文獻(xiàn)】
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