本文關鍵詞：深吃水半潛式平臺波流耦合作用渦激運動響應特性研究

  更多相關文章： 深吃水半潛式平臺 渦激運動 數(shù)值模擬 規(guī)則波 均勻流

【摘要】：半潛式平臺作為主流海洋采油平臺之一,具有很多優(yōu)勢:甲板面積大,在波浪作用下運動性能良好,可變載荷高,用途廣泛等。為進一步改善垂蕩性能,采用深吃水設計已成目前發(fā)展趨勢。半潛式平臺的立柱一般由四根或者更多柱體構(gòu)成。深吃水半潛式平臺(DDS)在一定的海洋流場條件下,會因為柱體表面漩渦脫落產(chǎn)生脈動壓力,從而誘發(fā)渦激運動現(xiàn)象,對平臺錨鏈和立管的疲勞壽命產(chǎn)生不利影響。波流耦合作用于DDS對渦激運動的影響同樣受到廣泛關注。本文通過模型試驗和計算流體力學(CFD)數(shù)值模擬,針對一新型方形截面立柱方形布置的深吃水半潛式生產(chǎn)平臺,研究其在180°來流方向波浪和流耦合作用時的渦激運動響應。數(shù)值模擬時以正弦振蕩流模擬規(guī)則波,研究不同KC數(shù)、不同相對流數(shù)規(guī)則波與同向均勻流耦合作用下半潛式平臺的渦激運動響應。研究結(jié)果表明,規(guī)則波對于流致渦激運動有減小作用,且在UT/D=0.5附近出現(xiàn)最小值;而波陡對于DDS渦激運動響應影響較小;規(guī)則波波高對半潛式平臺渦激運動影響較大;規(guī)則波對DDS渦泄頻率影響可以忽略。為了探究立柱截面以及立柱布置對平臺渦激運動的影響,針對一新型矩形截面立柱矩形布置和一常規(guī)方形截面立柱方形布置的半潛式平臺,采用數(shù)值模擬的方法,研究其在典型135°來流方向,以正弦振蕩流模擬波浪,考慮不同KC數(shù)、不同相對流數(shù)規(guī)則波與同向均勻流耦合作用下半潛式平臺的渦激運動。研究表明,較之于僅有均勻流作用,均勻流和正弦振蕩流耦合作用時,常規(guī)方形截面方形布置立柱的半潛式平臺渦激運動響應明顯減小,而矩形截面矩形布置立柱的半潛式平臺運動響應明顯增大。振蕩流作用對于不同截面立柱半潛式平臺流致渦激運動響應影響顯著。
【關鍵詞】：深吃水半潛式平臺 渦激運動 數(shù)值模擬 規(guī)則波 均勻流
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661;U674.381
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 引言9-13
• 1.1.1 海洋油氣開發(fā)現(xiàn)狀9-12
• 1.1.2 半潛式鉆井平臺12-13
• 1.2 深吃水半潛式平臺渦激運動研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 渦激運動的提出13-15
• 1.2.2 渦激運動研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 研究內(nèi)容以及研究意義18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 第二章 渦激運動研究的理論基礎和方法21-36
• 2.1 渦激運動形成機理21-22
• 2.2 渦激運動參數(shù)22-26
• 2.2.1 均勻流相關參數(shù)22-23
• 2.2.2 振蕩流相關參數(shù)23-24
• 2.2.3 運動參數(shù)24
• 2.2.4 無因次力系數(shù)24-25
• 2.2.5 斯特勞哈爾數(shù)25-26
• 2.3 研究方法及基礎理論26-31
• 2.3.1 研究方法26
• 2.3.2 數(shù)值模擬基礎理論26-29
• 2.3.3 數(shù)值模擬計算方法29-30
• 2.3.4 動網(wǎng)格方法30-31
• 2.3.5 規(guī)則波與振蕩流31
• 2.4 數(shù)值模擬方法的驗證31-35
• 2.4.1 單圓柱靜止繞流模擬結(jié)果驗證32-33
• 2.4.2 四圓柱對稱布置靜止繞流模擬結(jié)果驗證33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 新型方形截面DDS波流耦合作用渦激運動響應模型實驗研究36-55
• 3.1 模型實驗方案36-40
• 3.1.1 實驗模型36-38
• 3.1.2 實驗布置38-39
• 3.1.3 實驗內(nèi)容39-40
• 3.2. 實驗結(jié)果與分析40-53
• 3.2.1 橫蕩運動響應41-48
• 3.2.2 縱蕩運動響應48-51
• 3.2.3 XY平面內(nèi)的軌跡51-53
• 3.3 本章小結(jié)53-55
• 第四章 新型方形截面立柱DDS波流耦合作用渦激運動數(shù)值模擬研究55-68
• 4.1 平臺的數(shù)值模型55-56
• 4.2 橫蕩運動響應56-61
• 4.3 縱蕩運動響應61-64
• 4.4 XY平面內(nèi)的運動軌跡64-65
• 4.5 升力和阻力響應65-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 第五章 新型矩形截面立柱DDS波流耦合作用渦激運動數(shù)值模擬研究68-86
• 5.1 數(shù)值模擬內(nèi)容及模型68-70
• 5.2 橫蕩運動響應70-76
• 5.3 縱蕩運動響應76-80
• 5.4 XY平面內(nèi)的軌跡80-82
• 5.5 升力和阻力響應82-84
• 5.6 本章小結(jié)84-86
• 第六章 常規(guī)方形截面立柱DDS波流耦合作用渦激運動數(shù)值模擬研究86-110
• 6.1 研究內(nèi)容和工況86-88
• 6.2 均勻流下數(shù)值模擬結(jié)果88-89
• 6.3 振蕩流與均勻流耦合作用下渦激運動響應89-108
• 6.3.1 橫蕩運動響應90-97
• 6.3.2 縱蕩運動響應97-101
• 6.3.3 XY平面內(nèi)的軌跡101-102
• 6.3.4 受力分析102-108
• 6.4 本章小結(jié)108-110
• 第七章 總結(jié)與展望110-114
• 7.1 研究總結(jié)110-112
• 7.2 論文的主要創(chuàng)新點112
• 7.3 研究展望112-114
• 參考文獻114-117
• 攻讀碩士期間發(fā)表或者錄用的論文117-118
• 致謝118-120

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