本文關(guān)鍵詞：南海北部灣處自升式平臺(tái)環(huán)境載荷研究

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【摘要】：自升式平臺(tái)作業(yè)工況下風(fēng)浪載荷計(jì)算是平臺(tái)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)。本文以南海北部灣作業(yè)處自升式平臺(tái)風(fēng)浪載荷為研究對(duì)象,對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行更新,并給出平臺(tái)風(fēng)阻系數(shù)與弦桿拖曳水動(dòng)力系數(shù)等流體動(dòng)力參數(shù)定義與推薦值,最后分析由參數(shù)修正所引發(fā)的危險(xiǎn)風(fēng)向角下平臺(tái)位移響應(yīng)差異性。具體工作與成果如下:(1)從ECMWF中獲取南海北部灣海域環(huán)境變量資料,構(gòu)造單變量序列樣本,并使用4種參數(shù)估計(jì)方法對(duì)3種一維極值分布進(jìn)行優(yōu)選,最后進(jìn)行基于單因素法的環(huán)境參數(shù)推算。結(jié)果表明:耿貝爾分布的擬合優(yōu)度最高,對(duì)數(shù)正態(tài)分布略次之,二參數(shù)威布爾分布略差,而在耿貝爾分布參數(shù)估計(jì)方法中最小二乘法的擬合準(zhǔn)確性最高;根據(jù)單因素法求出該海域的環(huán)境參數(shù):風(fēng)速為24.7608m/s,有義波高5.6640m。(2)對(duì)雙變量樣本優(yōu)選二維混合耿貝爾分布,二維耿貝爾邏輯分布,二維對(duì)數(shù)正態(tài)分布,和3類基于耿貝爾分布的Copula分布,并進(jìn)行基于條件概率法的環(huán)境參數(shù)推算。結(jié)果表明:除Gumbel Copula分布之外,其余分布的擬合效果一致且良好;對(duì)于風(fēng)速主導(dǎo)型樣本,Frank Copula分布擬合最佳,對(duì)于波高主導(dǎo)型樣本,則是Clayton Copula分布;條件概率法中均值相對(duì)于眾值較保守。(3)分析給出平臺(tái)風(fēng)阻系數(shù)定義與仿真風(fēng)載荷求解方法,并以此為基礎(chǔ)研究了風(fēng)阻系數(shù)與風(fēng)向角之間的變化關(guān)系。結(jié)果表明,風(fēng)阻系數(shù)變化范圍在1.15~1.44之間,在90°處取得最大值為1.43,而在45°取得最小值為1.15。除90°之外,其他風(fēng)阻系數(shù)均處于低位,約為1.2;對(duì)于以上風(fēng)阻系數(shù)特征,可視化風(fēng)場(chǎng)給予了有效解釋。(4)分析給出弦桿拖曳水動(dòng)力系數(shù)等效定義和仿真流載荷求解方法,并以此為基礎(chǔ),研究了拖曳水動(dòng)力系數(shù)與粗糙度和入射角之間的關(guān)系,同時(shí)將仿真結(jié)果與規(guī)范進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:0°入射角下拖曳水動(dòng)力系數(shù)與粗糙度對(duì)數(shù)項(xiàng)呈現(xiàn)線性關(guān)系,規(guī)范系數(shù)與之整體吻合良好;R3~R7級(jí)別粗糙度下,入射角處在0~45°區(qū)間的仿真系數(shù)與規(guī)范系數(shù)吻合較高,在45°~75°入射角時(shí),仿真系數(shù)與規(guī)范系數(shù)差距較大,最終在90°附近,仿真系數(shù)又回歸規(guī)范系數(shù)。(5)對(duì)危險(xiǎn)風(fēng)向角下不同環(huán)境參數(shù)與流體動(dòng)力參數(shù)對(duì)自升式平臺(tái)重心位移響應(yīng)的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明:基于單因素法的環(huán)境參數(shù)得到的平臺(tái)位移主要指標(biāo)明顯高于條件概率法;風(fēng)阻系數(shù)的修正使得在危險(xiǎn)風(fēng)向角下平臺(tái)位移各項(xiàng)指標(biāo)值下降,其修正效果超過(guò)拖曳水動(dòng)力系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：自升式平臺(tái) 南海北部灣 環(huán)境參數(shù) 風(fēng)阻系數(shù) 拖曳水動(dòng)力系數(shù)
【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】：2015
【分類號(hào)】：U674.381
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 課題研究的背景和意義13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 基于一維極值分布的環(huán)境參數(shù)研究15-16
• 1.2.2 基于二維極值分布的環(huán)境參數(shù)研究16-17
• 1.2.3 自升式平臺(tái)風(fēng)阻系數(shù)研究17-18
• 1.2.4 弦桿拖曳水動(dòng)力系數(shù)研究18-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)框架20-21
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容20
• 1.3.2 論文研究思路與章節(jié)安排20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 基于一維極值分布的環(huán)境參數(shù)研究22-33
• 2.1 環(huán)境資料獲取與樣本構(gòu)造22-25
• 2.1.1 環(huán)境變量簡(jiǎn)述22
• 2.1.2 長(zhǎng)期變量獲取22-23
• 2.1.3 隨機(jī)樣本構(gòu)造23
• 2.1.4 工程應(yīng)用23-25
• 2.2 一維極值分布優(yōu)選理論25-28
• 2.2.1 一維耿貝爾分布26-27
• 2.2.2 一維對(duì)數(shù)正態(tài)分布27-28
• 2.2.3 一維威布爾分布28
• 2.3 一維極值分布優(yōu)選工程應(yīng)用28-31
• 2.4 環(huán)境參數(shù)推算31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 基于二維極值分布的環(huán)境參數(shù)研究33-43
• 3.1 主導(dǎo)與伴隨要素相關(guān)性分析33
• 3.2 二維極值分布優(yōu)選理論33-37
• 3.2.1 二維耿貝爾分布34-35
• 3.2.2 二維對(duì)數(shù)正態(tài)分布35-36
• 3.2.3 二維Copula分布36-37
• 3.3 二維極值分布優(yōu)選工程應(yīng)用37-41
• 3.3.1 風(fēng)速主導(dǎo)樣本37-39
• 3.3.2 有義波高主導(dǎo)樣本39-41
• 3.4 環(huán)境參數(shù)推算41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 自升式平臺(tái)風(fēng)阻系數(shù)及其影響規(guī)律研究43-54
• 4.1 研究對(duì)象與風(fēng)阻系數(shù)定義43-45
• 4.1.1 平臺(tái)簡(jiǎn)化模型43-44
• 4.1.2 風(fēng)阻系數(shù)定義44-45
• 4.2 仿真風(fēng)載荷求解與評(píng)價(jià)45-50
• 4.2.1 風(fēng)場(chǎng)數(shù)學(xué)模型45-47
• 4.2.2 數(shù)值離散策略47-48
• 4.2.3 仿真數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)48-50
• 4.3 風(fēng)阻系數(shù)隨風(fēng)向角變化規(guī)律研究50-53
• 4.3.1 規(guī)律討論分析50-51
• 4.3.2 對(duì)應(yīng)風(fēng)場(chǎng)解釋51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 弦桿拖曳水動(dòng)力系數(shù)及其影響規(guī)律研究54-67
• 5.1 研究對(duì)象與拖曳水動(dòng)力系數(shù)定義54-56
• 5.1.1 弦桿物理模型54-55
• 5.1.2 弦桿拖曳水動(dòng)力系數(shù)定義55-56
• 5.2 仿真流載荷求解56-57
• 5.2.1 流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型56-57
• 5.2.2 數(shù)值離散策略57
• 5.3 粗糙度影響規(guī)律研究57-61
• 5.3.1 系數(shù)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律58
• 5.3.2 仿真數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)58-60
• 5.3.3 對(duì)應(yīng)流場(chǎng)解釋60-61
• 5.4 入射角影響規(guī)律研究61-66
• 5.4.1 系數(shù)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律61-63
• 5.4.2 仿真數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)63-65
• 5.4.3 對(duì)應(yīng)流場(chǎng)解釋65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 南海北部灣處平臺(tái)作業(yè)工況響應(yīng)分析67-72
• 6.1 環(huán)境參數(shù)與流體動(dòng)力參數(shù)配對(duì)67-68
• 6.2 平臺(tái)有限元模型構(gòu)建68-70
• 6.2.1 網(wǎng)格模型建立68-69
• 6.2.2 作業(yè)工況加載69-70
• 6.3 平臺(tái)位移響應(yīng)差異性分析70-71
• 6.3.1 風(fēng)浪環(huán)境參數(shù)影響70
• 6.3.2 流體動(dòng)力參數(shù)影響70-71
• 6.4 本章小結(jié)71-72
• 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 附錄77-84
• 附錄1一維極值分布構(gòu)建程序77-81
• 附錄2二維極值分布構(gòu)建程序81-84
• 攻讀碩士期間主要的研究成果及參與的科研項(xiàng)目84-85
• 致謝85

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本文編號(hào)：971628