本文關(guān)鍵詞：基于小波變換的軟剛臂單點(diǎn)系泊浮式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng) 浮式平臺(tái) 物理模型試驗(yàn) 隨機(jī)波浪 小波變換 運(yùn)動(dòng)響應(yīng)

【摘要】：軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng)(Single Point Soft Yoke Mooring System)是一種依靠軟剛臂提供回復(fù)力的轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊結(jié)構(gòu),可以為浮式海洋平臺(tái)在固定海域的長(zhǎng)期作業(yè)提供一個(gè)相對(duì)安全可靠的系泊方案。浮式平臺(tái)在設(shè)計(jì)、作業(yè)和維護(hù)等過(guò)程中都需要首先確定其運(yùn)動(dòng)響應(yīng),物理模型試驗(yàn)是平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)研究的一種重要手段,它可以盡可能真實(shí)地模擬系泊平臺(tái)在實(shí)際海況下的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際工作中浮式平臺(tái)的主要荷載來(lái)自海浪,海浪的非平穩(wěn)特性造成平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)也是非平穩(wěn)的,然而傳統(tǒng)的傅立葉變換在對(duì)這些非平穩(wěn)信號(hào)的分析和處理上存在缺陷。小波變換是時(shí)下非常流行的一種信號(hào)分析和處理的工具,由于其具有多分辨率特性以及在處理非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)上的顯著優(yōu)勢(shì),在海洋工程領(lǐng)域已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文進(jìn)行了一個(gè)軟剛臂單點(diǎn)系泊的浮式海洋平臺(tái)在風(fēng)、波浪和水流聯(lián)合作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的物理模型試驗(yàn),使用基于小波變換的數(shù)據(jù)分析方法,對(duì)浮式平臺(tái)靜水自由衰減信號(hào)的解耦、隨機(jī)波浪下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與波浪之間的相關(guān)性、風(fēng)浪流聯(lián)合作用下波浪群性對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響三個(gè)方面進(jìn)行了研究。本文首先對(duì)軟剛臂單點(diǎn)系泊浮式平臺(tái)的物理模型試驗(yàn)作了詳細(xì)介紹,分別從試驗(yàn)布置、模型介紹、數(shù)據(jù)采集、試驗(yàn)工況和試驗(yàn)內(nèi)容五個(gè)方面作了系統(tǒng)的說(shuō)明。隨后簡(jiǎn)要闡述了一維連續(xù)小波變換和一維離散小波變換的基本原理,在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)介紹了本文所用到的信號(hào)解耦方法、小波相關(guān)分析方法以及基于小波變換的波群參數(shù)。然后運(yùn)用上述方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了深入分析。針對(duì)平臺(tái)在靜水中的自由衰減試驗(yàn),重點(diǎn)分析了橫搖自由衰減信號(hào)。運(yùn)用小波相關(guān)分析的方法得到了橫搖自由衰減過(guò)程中,升沉-橫搖和縱搖-橫搖的相關(guān)性的時(shí)-頻分布,證明了升沉和縱搖對(duì)橫搖的耦合影響。運(yùn)用基于離散小波變換的信號(hào)解耦方法對(duì)橫搖自由衰減的原始信號(hào)進(jìn)行了處理,得到了真實(shí)信號(hào),采用不同小波基函數(shù)的結(jié)果對(duì)比顯示db20小波的解耦效果最佳。針對(duì)平臺(tái)在隨機(jī)波浪下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn),重點(diǎn)分析了平臺(tái)的縱蕩、升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)與波浪的時(shí)-頻相關(guān)性。通過(guò)波浪與平臺(tái)的縱蕩、升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)的小波互譜和小波相關(guān)譜可以發(fā)現(xiàn)：平臺(tái)的縱蕩、升沉、縱搖與波浪之間的相關(guān)性與波浪的局部群性有關(guān),其中升沉、縱搖與波浪的相關(guān)性會(huì)隨著波浪局部群性的增減而增減；平臺(tái)縱蕩極值是波浪波頻成分和低頻成分共同作用的結(jié)果；縱搖極值的出現(xiàn)主要是由于接近平臺(tái)縱搖自振頻率的波浪運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。通過(guò)小波相關(guān)分析和傅立葉相關(guān)分析的結(jié)果對(duì)比,證明了小波相關(guān)分析方法在非平穩(wěn)波浪與其引起的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)分析上比傳統(tǒng)傅立葉相關(guān)分析方法更有優(yōu)勢(shì)。針對(duì)平臺(tái)在風(fēng)浪流聯(lián)合作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn),重點(diǎn)分析了波浪群性對(duì)平臺(tái)縱蕩、升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)的影響。使用基于一維連續(xù)小波的群高參數(shù)GFW和群長(zhǎng)參數(shù)GLW來(lái)量化波浪的群性程度,從它們與平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：波列的最大波高隨著群高參數(shù)GFW的增加而增加,隨著群長(zhǎng)參數(shù)·GLW的增加而減小,從而導(dǎo)致平臺(tái)的縱蕩、升沉和縱搖響應(yīng)都隨著群高參數(shù)GFW,的增加而增加,隨著群長(zhǎng)參數(shù)GLW的增加而減小。同時(shí)與波浪同向的定常風(fēng)和定常流均會(huì)減小波列的特征波高且不影響波列的群性特征,但會(huì)增強(qiáng)波浪群性對(duì)平臺(tái)縱蕩響應(yīng)的影響。
【關(guān)鍵詞】：軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng) 浮式平臺(tái) 物理模型試驗(yàn) 隨機(jī)波浪 小波變換 運(yùn)動(dòng)響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.38
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究的背景和意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況10-13
• 1.2.1 SYMS運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的研究10-11
• 1.2.2 相關(guān)分析方法11-12
• 1.2.3 船體運(yùn)動(dòng)的耦合及信號(hào)解耦12-13
• 1.2.4 波群的研究及其對(duì)浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響13
• 1.3 本文的主要工作13-15
• 2 試驗(yàn)概況15-24
• 2.1 試驗(yàn)總體布置15-16
• 2.2 模型介紹16-19
• 2.3 數(shù)據(jù)采集及儀器19-20
• 2.4 試驗(yàn)海況20-23
• 2.4.1 波浪的模擬21-22
• 2.4.2 風(fēng)的模擬22
• 2.4.3 水流的模擬22-23
• 2.5 試驗(yàn)內(nèi)容23-24
• 2.5.1 靜水自由衰減試驗(yàn)23
• 2.5.2 不規(guī)則波浪作用試驗(yàn)23
• 2.5.3 風(fēng)浪流聯(lián)合作用試驗(yàn)23-24
• 3 小波分析原理24-36
• 3.1 一維小波變換24-28
• 3.1.1 連續(xù)小波變換(CWT)24-26
• 3.1.2 離散小波變換(DWT)26-28
• 3.2 基于離散小波變換的信號(hào)解耦方法28-30
• 3.3 小波相關(guān)分析30-33
• 3.4 基于連續(xù)小波變換的波群參數(shù)33-36
• 4 自由衰減信號(hào)的解耦36-44
• 4.1 自由衰減試驗(yàn)介紹36-38
• 4.2 升沉和縱搖對(duì)橫搖的影響38-39
• 4.3 橫搖自由衰減信號(hào)的解耦39-42
• 4.4 小結(jié)42-44
• 5 波浪與運(yùn)動(dòng)量的相關(guān)分析44-53
• 5.1 小波能譜分析44-46
• 5.2 傅立葉相關(guān)分析46-47
• 5.3 波浪與平臺(tái)縱蕩運(yùn)動(dòng)的時(shí)-頻相關(guān)性47-49
• 5.4 波浪與平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的時(shí)-頻相關(guān)性49-51
• 5.5 波浪與平臺(tái)縱搖運(yùn)動(dòng)的時(shí)-頻相關(guān)性51-52
• 5.6 小結(jié)52-53
• 6 波群對(duì)系泊平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響53-61
• 6.1 風(fēng)和水流的影響53-56
• 6.2 波浪群性對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響56-58
• 6.3 波浪群性對(duì)波高參數(shù)的影響58-60
• 6.4 小結(jié)60-61
• 7 結(jié)論與展望61-63
• 7.1 本文結(jié)論61
• 7.2 研究展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況66-67
• 致謝67-69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 馬云甲;;構(gòu)建中國(guó)海洋核動(dòng)力平臺(tái)產(chǎn)業(yè)基地[J];中國(guó)軍轉(zhuǎn)民;2015年09期

2 郭琳;宮輝力;朱鋒;郭小萌;周超凡;邱琳;;基于小波分析的地下水水位與降水的周期性特征研究[J];地理與地理信息科學(xué);2014年02期

3 ;THE EFFECT OF WAVE GROUPINESS ON A MOORED SHIP STUDIED BY NUMERICAL SIMULATIONS[J];Journal of Hydrodynamics;2011年02期

4 肖龍飛;楊建民;郭彬;;淺水FPSO垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)的低頻響應(yīng)[J];艦船科學(xué)技術(shù);2009年11期

5 肖龍飛;楊建民;楊立軍;李欣;;Theoretical Model and Dynamic Analysis of Soft Yoke Mooring System[J];China Ocean Engineering;2008年02期

6 肖龍飛;楊建民;李欣;;Shallow Water Effects on Surge Motion and Load of Soft Yoke Moored FPSO[J];China Ocean Engineering;2007年02期

7 ;HYDRODYNAMIC BEHAVIOR OF FPSO UNDER VARIUS LOADING IN SURVIVAL STORMS IN SHALLOW WATER[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2004年04期

8 李欣,楊建民,范模;渤海油田淺水軟剛臂系泊FPSO觸底分析[J];海洋工程;2004年02期

9 李霞,李志舜;利用小波互譜的體目標(biāo)識(shí)別研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年04期

10 唐友剛,田凱強(qiáng),董艷秋,黃衍順,胡志敏;船舶參數(shù)激勵(lì)非線性運(yùn)動(dòng)升沉(縱搖)-橫搖耦合關(guān)系的研究[J];中國(guó)造船;2000年03期

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉楊;;海洋核動(dòng)力平臺(tái)立項(xiàng) 中船重工掘金千億級(jí)核動(dòng)力市場(chǎng)[N];中國(guó)證券報(bào);2016年

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

1 劉思;多向不規(guī)則波群的模擬研究[D];大連理工大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 田鑫;基于離散小波變換的海洋工程數(shù)據(jù)降噪研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 蘇方磊;水上軟剛臂系泊FPSO水動(dòng)力響應(yīng)特性試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 馮娟;基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的FPSO運(yùn)動(dòng)仿真[D];大連理工大學(xué);2013年

4 許慰玲;基于小波變換的時(shí)變相干分析及其應(yīng)用[D];汕頭大學(xué);2005年

，

本文編號(hào)：832960