發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 17:17

  本文關(guān)鍵詞：半潛平臺(tái)波浪爬升數(shù)值研究

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【摘要】：由于不斷惡化的深海環(huán)境，以及近年來(lái)極具破壞力的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等極端海況發(fā)生，嚴(yán)重威脅了平臺(tái)的安全性，在半潛平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中，氣隙性能是諸多的安全性指標(biāo)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。氣隙作為衡量平臺(tái)甲板是否發(fā)生砰擊和越浪的一個(gè)重要參數(shù)，是指海洋平臺(tái)下層甲板至波面之間的垂向距離。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念是使得下層甲板與波面之間具有足夠的高度以保證甲板不上浪。但增加平臺(tái)初始?xì)庀缎枰冻龊芨叩拇鷥r(jià)，而且由于自身重量和穩(wěn)定性因素，甲板的高度也受到限制，并不能無(wú)限制的增大。 半潛平臺(tái)波浪爬升是目前海洋工程學(xué)科的前沿課題。本論文采用理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，對(duì)立柱繞射和波浪爬升效應(yīng)的發(fā)生機(jī)理、入射角度、多柱結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力干擾、半潛平臺(tái)波浪爬升等進(jìn)行了較為深入的研究。 本文以連續(xù)性方程和動(dòng)量方程作為控制方程，采用VOF方法求解自由液面，建立了三維數(shù)值波浪水槽。以單立柱為對(duì)象，采用CFD方法對(duì)其周圍的波浪爬升和波面擾動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。針對(duì)相關(guān)的入射波浪參數(shù)，模擬了其對(duì)立柱周圍波浪爬升效應(yīng)的影響；揭示了波浪爬升過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律以及水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分布特性。 考慮到實(shí)際海況中波浪的隨機(jī)性，這將導(dǎo)致波浪和平臺(tái)立柱之間的相對(duì)位置發(fā)生改變，影響波浪沿立柱的爬升效應(yīng)。本文從波浪沿立柱周向的爬升幅值、曲線波動(dòng)位置、立柱等效直徑等因素出發(fā)，研究了入射角度影響波浪爬升效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理。 由多個(gè)立柱通過(guò)將平臺(tái)下甲板與水下浮箱連接而成的半潛式平臺(tái)，立柱之間將存在相應(yīng)的干擾，會(huì)增強(qiáng)波浪沿立柱表面的爬升效果和放大自由面上局部波面。本文采用數(shù)值模擬方法，對(duì)不同組合方式的立柱結(jié)構(gòu)，，詳細(xì)研究了外部波浪參數(shù)、立柱間距以及入射角度等因素對(duì)柱體之間水動(dòng)力擾動(dòng)效應(yīng)的影響；重點(diǎn)分析了四立柱結(jié)構(gòu)下，內(nèi)側(cè)邊波的相互干擾和疊加效應(yīng)；研究了不同入射角度下的波浪爬升和波浪疊加效應(yīng)，探索了多立柱內(nèi)部區(qū)域由于發(fā)生近場(chǎng)干涉對(duì)波動(dòng)場(chǎng)的分布特征的影響。 此外，還從波浪表面的變化、水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性等方面下手，研究了水下浮箱對(duì)半潛平臺(tái)波浪爬升的影響。研究表明水下浮箱會(huì)使得波浪的疊加和波面的擾動(dòng)效應(yīng)增強(qiáng)；另外，由于浮箱的上表面托起部分水體而抬高了浮箱區(qū)域的波面。 本文采用合理的數(shù)值計(jì)算方法，重點(diǎn)研究了入射波陡參數(shù)、波浪散射參數(shù)、入射角度、多柱之間的水動(dòng)力干擾、立柱的間距、有無(wú)水下浮箱等因素對(duì)半潛平臺(tái)周圍波浪爬升效應(yīng)的影響，得到了較為系統(tǒng)的、具有一定創(chuàng)新意義的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P751;P731.22

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 單鐵兵;楊建民;李欣;肖龍飛;;一種適用于陡波條件下研究半潛平臺(tái)周圍波浪非線性爬升效應(yīng)的計(jì)算方法[J];船舶力學(xué);2013年04期

本文編號(hào)：1292780