【摘要】：為了滿足現代工業(yè)日益增長的能源需求，，油氣開發(fā)向深海領域發(fā)展已成為一種必然趨勢。單柱式(Spar)平臺被公認為最具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮詈Ｆ脚_型式，但由于處于復雜多變的海洋環(huán)境中其系泊系統(tǒng)會產生較為顯著的動力響應，威脅到平臺的作業(yè)安全。Spar平臺系泊系統(tǒng)通常有半張緊的鋼懸索系泊系統(tǒng)和繃緊的新型復合材料系泊系統(tǒng)兩種。 論文首先對Spar平臺單根分段式懸鏈線系泊索非線性系泊力計算方法進行了分析，得到了不同預張力下的纜索張力和頂端位移之間的關系曲線，并與參考文獻結果進行了對比，二者相當吻合。 研究型如Spar的深海平臺水動力性能，通常需要借助混合模型試驗方法，該方法的首要工作是優(yōu)化設計出等效的截斷水深系統(tǒng)。 論文對等效水深截斷系統(tǒng)優(yōu)化設計進行了深入研究： 首先，以一個工作水深為1500m的Spar平臺為例，對該平臺半張緊鋼懸索系泊系統(tǒng)在356m水深處進行截斷并選用三種改進的智能優(yōu)化算法對等效水深截斷系統(tǒng)進行了優(yōu)化計算。數值試驗結果表明，設計出的等效水深截斷系統(tǒng)可用于模型試驗中，且改進后的三種優(yōu)化算法在處理多維復雜混合離散變量優(yōu)化問題時尋優(yōu)能力強且精度較高。此外，結合算例對等效水深截斷系統(tǒng)設計的關鍵環(huán)節(jié)即初始截斷系統(tǒng)的設計和優(yōu)化變量上下限范圍的確定進行了詳細的闡述，算例結果證明本文所采用的方法是高效可行的。 其次，基于等效水深截斷系統(tǒng)設計的理論及智能優(yōu)化算法的研究，自主開發(fā)了集成六種智能優(yōu)化算法的等效水深截斷系統(tǒng)優(yōu)化軟件平臺PODD。 較之于半張緊的鋼懸索系泊系統(tǒng)，新型繃緊式系泊系統(tǒng)承載能力更強、系泊半徑更小、工作海域更深且制造安裝成本更低，但纖維系纜具有復雜的非線性特性，當對系纜施加循環(huán)載荷時，其軸向剛度受到系纜平均張力、張力變化幅值和周期等因素的影響。對系纜動剛度的處理，是分析新型繃緊式系泊系統(tǒng)動力響應的重要基礎。 本文對循環(huán)載荷下聚酯纖維纜動剛度計算方法進行了分析和改進，引入了理論計算方法，并編制了C++程序，計算了一個工作于1500m水深的Spar平臺纖維纜動剛度，將理論計算結果與有限元數值計算結果進行了對比，發(fā)現二者相當吻合。 開發(fā)了求解單根纖維纜張力-位移特性和新型繃緊式系泊系統(tǒng)總水平恢復力-位移特性及總垂直恢復力-位移特性的計算機程序�？紤]了不同海底錨系點高度對單根系纜張力-位移特性的影響。對海底彈性基礎建立了等效彈簧模型，并基于此模型，研究了海底彈性基礎對單根系纜張力-位移特性和系泊系統(tǒng)總水平和總垂直恢復力-位移特性的影響，得到了一些有意義的結論。這為以后深入研究Spar平臺新型系泊系統(tǒng)的動力響應提供了一定的理論依據。
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：U653.2;P751

【參考文獻】

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1 張火明;楊建民;張承懿;;多成份纜索靜力特性測量及調整[J];船舶工程;2006年06期

2 王宏偉;羅勇;馬剛;胡開業(yè);;深水半潛式鉆井平臺纖維材料系泊方案研究[J];船舶工程;2010年03期

3 潘斌,高捷,陳小紅,陳家鼎;浮標系泊系統(tǒng)靜力計算[J];重慶交通學院學報;1997年01期

4 張星會;白富生;;一種求解混合離散優(yōu)化問題的禁忌微粒群算法[J];重慶師范大學學報(自然科學版);2011年02期

5 喬東生;歐進萍;;深海半潛式平臺錨泊系統(tǒng)等效水深截斷模型試驗設計[J];東南大學學報(自然科學版);2009年S2期

6 韓俊偉,姜洪洲;用于航海模擬的六自由度并聯機器人的研究[J];高技術通訊;2001年03期

7 張火明,楊松林;用定時器實現復雜計算過程的實時顯示[J];華東船舶工業(yè)學院學報(自然科學版);2002年03期

8 張火明,楊建民;變尺度混沌優(yōu)化方法的改進及應用[J];華東船舶工業(yè)學院學報(自然科學版);2004年04期

9 寧國忠;孟科;顏學峰;錢鋒;;改進的粒子群算法及其在軟測量建模中的應用[J];華東理工大學學報(自然科學版);2007年03期

10 張火明;楊建民;肖龍飛;;混合模型試驗等效水深截斷系統(tǒng)優(yōu)化設計研究[J];海洋工程;2006年02期

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1 黃維;新型深水系泊系統(tǒng)非線性循環(huán)動力分析[D];天津大學;2009年

本文編號：2677177