本文關(guān)鍵詞：半潛式鉆井服務(wù)支持平臺(tái)風(fēng)載荷數(shù)值模擬計(jì)算

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【摘要】：半潛平臺(tái)作為一種海上高聳結(jié)構(gòu)物,對(duì)風(fēng)載荷尤為敏感。由臺(tái)風(fēng)(颶風(fēng))所導(dǎo)致的平臺(tái)傾覆,不僅威脅人員生命安全、帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失,更重要的是海洋平臺(tái)傾覆也往往伴隨著漏油污染事故,因此平臺(tái)風(fēng)載荷的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)對(duì)其安全性及經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。目前國(guó)內(nèi)對(duì)半潛平臺(tái)風(fēng)載荷的數(shù)值計(jì)算仍以定常風(fēng)或梯度風(fēng)為主,而較少涉及隨機(jī)風(fēng),因此本論文以半潛式鉆井服務(wù)支持平臺(tái)BT-3500 TSV為研究對(duì)象,采用數(shù)值風(fēng)洞和規(guī)范計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)BT-3500 TSV在定常風(fēng)與隨機(jī)風(fēng)作用下的風(fēng)載荷進(jìn)行分析研究,并對(duì)平臺(tái)的遮蔽效應(yīng)進(jìn)行了初步計(jì)算分析,最終提出了3種平臺(tái)優(yōu)化方案并進(jìn)行了優(yōu)劣性比較。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)現(xiàn)實(shí)中的風(fēng)具有一定的隨機(jī)性和脈動(dòng)性。選取Davenport、API、NPD風(fēng)譜進(jìn)行研究,分析比較了不同高度、不同平均風(fēng)速對(duì)3個(gè)風(fēng)譜譜密度值的影響;采用簡(jiǎn)諧波疊加的方式,利用C語言編程,將3個(gè)風(fēng)譜轉(zhuǎn)換為時(shí)程脈動(dòng)風(fēng)速,并分析比較了不同參考風(fēng)速對(duì)隨機(jī)風(fēng)脈動(dòng)區(qū)間的影響;(2)依據(jù)CCS、ABS、DNV船級(jí)社規(guī)范給出的風(fēng)荷載計(jì)算方法,對(duì)該半潛式服務(wù)支持平臺(tái)在不同工況下風(fēng)載荷進(jìn)行規(guī)范計(jì)算,并進(jìn)行對(duì)比分析,為后續(xù)評(píng)估數(shù)值模擬結(jié)果提供參考依據(jù);(3)采用數(shù)值模擬對(duì)BT-3500 TSV進(jìn)行定常風(fēng)與隨機(jī)風(fēng)載荷研究。建立各工況數(shù)值模型,通過Fluent自帶的UDF接口導(dǎo)入編譯的隨機(jī)風(fēng)程序,引入雷諾平均NS方程結(jié)合分離渦(DES)湍流模型對(duì)半潛式鉆井服務(wù)支持平臺(tái)BT-3500TSV在自存海況下的風(fēng)力和風(fēng)傾力矩開展了數(shù)值研究;將隨機(jī)風(fēng)計(jì)算結(jié)果與規(guī)范計(jì)算值以及定常風(fēng)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,同時(shí)對(duì)平臺(tái)壓力分布等進(jìn)行闡述分析;(4)對(duì)遮蔽效應(yīng)進(jìn)行了詳述,并利用歸納總結(jié)的遮蔽效應(yīng)研究成果計(jì)算了平臺(tái)泥漿艙的遮蔽系數(shù),使得規(guī)范計(jì)算值更接近于實(shí)際值;(5)研究了不同間距比、高度比下串列布置的兩方柱以及兩圓柱之間的遮蔽效應(yīng),對(duì)被遮蔽方柱、圓柱的風(fēng)力與遮蔽系數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析;(6)選取平臺(tái)上層建筑中5個(gè)典型構(gòu)件,計(jì)算了無傾斜工況下其在平臺(tái)上實(shí)際所受風(fēng)力與單獨(dú)受風(fēng)時(shí)的風(fēng)力,并進(jìn)行了分析對(duì)比,給出了遮蔽系數(shù)與被遮蔽率,為更詳細(xì)的研究平臺(tái)上層建筑各構(gòu)件所受風(fēng)力提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持;(7)通過對(duì)平臺(tái)各構(gòu)件的受力分析以及各構(gòu)件間的相互遮蔽作用,同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)外半潛式鉆井服務(wù)支持平臺(tái)結(jié)構(gòu)與布局設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),提出3種優(yōu)化方案,并進(jìn)行定常風(fēng)與隨機(jī)風(fēng)作用下的數(shù)值模擬,比較了3種方案的優(yōu)劣性,為后續(xù)的設(shè)計(jì)研究提供參考和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：半潛式鉆井服務(wù)支持平臺(tái) 風(fēng)載荷 定常風(fēng) 隨機(jī)風(fēng) 數(shù)值計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.381
【目錄】：

• 第1章 緒論12-21
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究平臺(tái)風(fēng)載荷的意義13-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外海洋平臺(tái)風(fēng)載荷研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.1 規(guī)范計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)15
• 1.3.2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)15-16
• 1.3.3 計(jì)算風(fēng)工程16-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.4.1 本文主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 第2章 隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)速模擬及數(shù)值計(jì)算理論21-37
• 2.1 隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)的組成21
• 2.2 風(fēng)譜21-26
• 2.2.1 Davenport風(fēng)譜21-23
• 2.2.2 NPD風(fēng)譜與API風(fēng)譜23-25
• 2.2.3 距海平面高度對(duì)風(fēng)譜的影響25-26
• 2.3 隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線的生成26-33
• 2.3.1 Davenport風(fēng)譜生成隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)速27-30
• 2.3.2 NPD風(fēng)譜生成隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)速30-33
• 2.4 數(shù)值計(jì)算理論33-36
• 2.4.1 流體力學(xué)基本方程33-35
• 2.4.2 DES湍流模型35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 定常風(fēng)與隨機(jī)風(fēng)作用下平臺(tái)風(fēng)力及風(fēng)傾力矩37-95
• 3.1 數(shù)值計(jì)算流程37-38
• 3.2 數(shù)值模型建立38-44
• 3.2.1 研究對(duì)象及計(jì)算工況38-40
• 3.2.2 計(jì)算流域與邊界條件40-41
• 3.2.3 Fluent求解參數(shù)設(shè)置41
• 3.2.4 網(wǎng)格的劃分41-44
• 3.3 規(guī)范計(jì)算平臺(tái)風(fēng)力及風(fēng)傾力矩44-63
• 3.3.1 CCS規(guī)范計(jì)算平臺(tái)風(fēng)載荷44-49
• 3.3.2 ABS規(guī)范計(jì)算平臺(tái)風(fēng)載荷49-53
• 3.3.3 DNV規(guī)范計(jì)算平臺(tái)風(fēng)載荷53-59
• 3.3.4 CCS，ABS，，DNV三種規(guī)范計(jì)算結(jié)果比較59-63
• 3.4 隨機(jī)風(fēng)、定常風(fēng)數(shù)值模擬結(jié)果及與規(guī)范計(jì)算結(jié)果比較63-92
• 3.4.1 無傾斜、吃水 12.5m工況 163-70
• 3.4.2 傾斜 17°、吃水 14.16m工況 270-77
• 3.4.3 傾斜 5°、吃水 12.56m工況 377-84
• 3.4.4 傾斜 17°、吃水 14.04m工況 484-92
• 3.5 本章小結(jié)92-95
• 第4章 遮蔽效應(yīng)研究95-120
• 4.1 遮蔽效應(yīng)概述95-96
• 4.2 遮蔽效應(yīng)研究成果總結(jié)與歸納96-100
• 4.3 遮蔽效應(yīng)的研究100-112
• 4.3.1 遮蔽效應(yīng)隨間距比的變化研究100-107
• 4.3.2 遮蔽效應(yīng)隨高度變化的研究107-112
• 4.4 平臺(tái)上層建筑遮蔽效應(yīng)研究112-118
• 4.5 本章小結(jié)118-120
• 第5章 平臺(tái)上層建筑布局及結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化120-138
• 5.1 平臺(tái)上層建筑優(yōu)化依據(jù)120-121
• 5.2 三種平臺(tái)上層建筑優(yōu)化方案詳述121-128
• 5.2.1 平臺(tái)上層建筑優(yōu)化方案 1121-124
• 5.2.2 平臺(tái)上層建筑優(yōu)化方案 2124-126
• 5.2.3 平臺(tái)上層建筑優(yōu)化方案 3126-128
• 5.3 Fluent求解參數(shù)設(shè)置與湍流模型128
• 5.4 定常風(fēng)作用下3種優(yōu)化方案風(fēng)力與風(fēng)傾力矩比較128-135
• 5.4.1 無傾斜工況各方案風(fēng)力與風(fēng)傾力矩比較128-132
• 5.4.2 傾斜 5°工況各方案風(fēng)力與風(fēng)傾力矩比較132-135
• 5.5 隨機(jī)風(fēng)作用下3種優(yōu)化方案風(fēng)力與風(fēng)傾力矩比較135-136
• 5.6 本章小結(jié)136-138
• 第6章 總結(jié)與展望138-141
• 參考文獻(xiàn)141-145
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文145-147
• 致謝147-150
• 摘要150-152
• ABSTRACT152-153

本文編號(hào)：668809