發(fā)布時(shí)間：2019-09-19 20:05

【摘要】：在陸地資源逐漸被消耗的今天,海洋資源成為人們關(guān)注的熱點(diǎn),深海工程相關(guān)技術(shù)得到飛速的發(fā)展。然而,海洋平臺(tái)的安全性是制約海洋平臺(tái)發(fā)展的關(guān)鍵因素。海洋平臺(tái)在服役期間受到的波浪砰擊荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全性有著重要的影響。本文以深海半潛式海洋平臺(tái)為研究對(duì)象,對(duì)海洋平臺(tái)在波浪荷載作用下受到的砰擊效應(yīng)進(jìn)行分析研究�；诹黧w力學(xué)的基本假設(shè)條件,結(jié)合波浪理論的基本方程,建立三維數(shù)值波浪水槽來(lái)模擬波浪環(huán)境。在水槽的造波邊界入口處設(shè)置水體的體積分?jǐn)?shù)、垂向和水平方向的水質(zhì)點(diǎn)速度,從而生成滿足參數(shù)要求的入射波浪；在出口邊界處阻尼段內(nèi)的動(dòng)量方程中添加阻尼項(xiàng)消除水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),得到長(zhǎng)時(shí)間工作區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)定波浪場(chǎng)條件。在穩(wěn)定的波浪場(chǎng)基礎(chǔ)上,假設(shè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)物為剛性,建立平板模型作為海洋平臺(tái)甲板與波浪場(chǎng)相互作用的簡(jiǎn)化模型,模擬平臺(tái)甲板底面受到的波浪砰擊荷載,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果吻合良好。在不同的二階斯托克斯波的波浪要素條件下,研究不同姿態(tài)平板受到的波浪砰擊作用。討論傾角、相對(duì)板寬以及相對(duì)波高等參數(shù)對(duì)砰擊荷載的影響規(guī)律,并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析擬合得到規(guī)則波作用下,不同姿態(tài)(傾角α=-6°—+6°)平板模型受到的砰擊壓力的經(jīng)驗(yàn)公式。通過(guò)數(shù)值求解器得到的半潛式平臺(tái)模型上的波浪砰擊荷載,運(yùn)用四階Runge-Kutta法求解剛體的運(yùn)動(dòng)方程,基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)得到半潛式平臺(tái)模型在波浪砰擊作用下的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)曲線。對(duì)比相同的波浪環(huán)境下,不同姿態(tài)固定的半潛式平臺(tái)與實(shí)時(shí)響應(yīng)的半潛式平臺(tái)受到的砰擊壓強(qiáng),討論了運(yùn)動(dòng)響應(yīng)對(duì)于半潛式平臺(tái)甲板底面以及立柱的迎浪面上受到砰擊壓強(qiáng)的影響,為半潛式平臺(tái)受到的砰擊荷載的數(shù)值研究提供方法。
【圖文】：

加大而迅速增加，不能適應(yīng)水深超過(guò)５００ｍ的深海環(huán)境。隨著海洋平臺(tái)的不斷發(fā)展，海逡逑洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同的形式以適應(yīng)較為惡劣的海洋環(huán)境，現(xiàn)在的海洋平臺(tái)的主要形式逡逑為：半潛式平臺(tái)、張力腿平臺(tái)（ＴＬＰ平臺(tái)）和單柱式平臺(tái)（Ｓｐａｒ平臺(tái)）。圖１．１給出了逡逑三種海洋平臺(tái)的示意圖。不同的海洋平臺(tái)適用于不同的工作條件，其中，半潛式平臺(tái)主逡逑要是用于鉆井，張力腿平臺(tái)和單柱式平臺(tái)對(duì)于油氣的開(kāi)采有著較大的優(yōu)勢(shì)。本文的研究逡逑－１邋－逡逑

逡逑水槽的網(wǎng)格劃分均采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格如圖３．３所示，為了精確模擬自由面的變化，在逡逑水面波動(dòng)的范圍內(nèi)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行加密細(xì)化，將網(wǎng)格高度細(xì)化為波高的０．１倍，即Ａｙ＝０．００５ｍ，逡逑在波長(zhǎng)方向上網(wǎng)格的尺寸選取為波長(zhǎng)的０．０５倍，即Ａｘ＝０．０５ｍ。逡逑調(diào)—邐邐邐邐Ｈ逡逑圖３．３數(shù)值網(wǎng)格劃分示意逡逑Ｆｉｇ．３．３邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｎｕｍｅｒｉｃａｌ邋ｇｒｉｄｓ逡逑３．邋２．邋２數(shù)值水槽的造波和消波方法逡逑１、造波方法逡逑設(shè)置邊界條件造波法是通過(guò)波動(dòng)的速度方程和波面方程，設(shè)定水槽入口邊界處的水逡逑流的速度和入口水體的體積分?jǐn)?shù)模擬不同的波浪。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是在三維數(shù)值水槽逡逑的模擬中較為有效，控制面的邊界條件使用單一的方程給出，對(duì)于波動(dòng)的頻率、振幅和逡逑方向可以很好的控制。設(shè)定入口的邊界條件計(jì)算容易收斂，較大地提高了計(jì)算的效率。逡逑水槽的速度入口邊界，通過(guò)加載ＵＤＦ的定義宏ＤＥＦＩＮＥ＿ＰＲＯＦＩＬＥ邋（ｎａｍｅ，，邋ｔ，邋ｉ），逡逑定義入口的速度和體積分?jǐn)?shù)。波面方程及速度方程見(jiàn)公式（２．１９）邋￣邋（２．２１）。逡逑２、阻尼消波法逡逑為了模擬評(píng)擊的過(guò)程曲線
【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】：2015
【分類號(hào)】：P751

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 錢(qián)勤，黃玉盈，樂(lè)東義;時(shí)域邊界元法分析撞水響應(yīng)[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);1996年01期

2 鮑瑩斌,舒志,李潤(rùn)培;中等水深輕型張力腿平臺(tái)型式研究[J];海洋工程;2001年02期

3 任冰,王永學(xué);不規(guī)則波對(duì)浪濺區(qū)結(jié)構(gòu)物沖擊作用的試驗(yàn)研究——頻域分析[J];海洋工程;2003年04期

本文編號(hào)：2538321