本文關(guān)鍵詞：半潛式鉆井平臺錨泊定位三維動態(tài)仿真

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【摘要】：半潛式鉆井平臺具有抵抗風浪能力突出,載荷可變量大,作業(yè)范圍廣等優(yōu)點,在深海油氣開發(fā)過程中得到了廣泛的應用。錨泊定位系統(tǒng)是半潛式鉆井平臺的重要設備之一。仿真、模擬環(huán)境載荷下平臺錨泊定位具有一定的實際應用價值。本文以海洋石油981鉆井平臺為研究對象,根據(jù)平臺錨泊定位系統(tǒng)的配置以及定位控制的要求,利用數(shù)學模型、環(huán)境載荷計算、優(yōu)化算法、建模軟件等技術(shù)實現(xiàn)了平臺錨泊系統(tǒng)的三維動態(tài)仿真系統(tǒng)。主要完成工作如下:(1)在明確研究對象和相應的參數(shù)以及假設海浪的一階干擾力引起的往復運動不計入系泊系統(tǒng)的控制要素之下,探討了平臺錨泊定位系統(tǒng)的運動模型,風載荷計算模型,海浪的二階干擾力的計算模型以及流載荷的擾動力計算模型;討論了海浪的形成與分類、Jonswap海浪譜密度函數(shù)以及海浪平面的數(shù)學模型;仿真了單點浪高隨時間變化的二維圖以及同一時刻不同平面點的三維海面圖。(2)針對海洋鉆井平臺錨泊定位系統(tǒng)受風、浪、流環(huán)境因素影響問題,在平臺錨泊定位系統(tǒng)低頻運動模型、風、流以及二階波浪力載荷計算數(shù)學建模的基礎上,建立了錨鏈張力優(yōu)化目標函數(shù)和約束條件,利用非線性規(guī)劃與遺傳算法結(jié)合的改進的遺傳算法優(yōu)化錨鏈的張力分布,保證12條錨鏈受力盡力均衡,防止單根錨鏈因受力過大而斷裂,并在Simulink中搭建仿真模型,進行時域運動仿真,仿真結(jié)果表明:所建立的優(yōu)化模型是有效的。(3)在了解海洋鉆井平臺、錨泊定位系統(tǒng)的構(gòu)造與配置以及采集實體模型數(shù)據(jù)的基礎上,選擇3D模型開發(fā)工具;討論了建模原則、建模方法以及建模中應注意的問題;在3ds Max中制作了半潛式鉆井平臺的三維初始模型;再利用Creator軟件以及模型優(yōu)化技術(shù),較好地解決了三維仿真中實時性與真實性的矛盾。(4)應用Vega Lnyx可視化編程以及Vega API編程驅(qū)動實體模型,實現(xiàn)海洋半潛式鉆井平臺錨泊定位系統(tǒng)在不同海況下的三維動態(tài)仿真。
【關(guān)鍵詞】：半潛式鉆井平臺 錨泊定位 環(huán)境載荷 張力優(yōu)化 三維仿真
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE951;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景與意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 海洋鉆井平臺的情況15
• 1.2.2 錨泊定位的研究情況15-17
• 1.2.3 仿真技術(shù)的研究情況17-18
• 1.3 采用錨泊定位系統(tǒng)的深水平臺18-19
• 1.3.1 TLP平臺18
• 1.3.2 單柱式平臺18
• 1.3.3 浮式生產(chǎn)儲油系統(tǒng)18-19
• 1.3.4 半潛式平臺19
• 1.4 錨泊定位系統(tǒng)19-20
• 1.4.1 錨泊定位系統(tǒng)分類19
• 1.4.2 半潛式平臺錨泊定位系統(tǒng)的工作原理19-20
• 1.5 主要研究內(nèi)容及其論文結(jié)構(gòu)20-22
• 1.5.1 主要研究內(nèi)容20-21
• 1.5.2 論文結(jié)構(gòu)21-22
• 第2章 數(shù)學模型及海浪仿真22-37
• 2.1 研究對象22-26
• 2.1.1 981鉆井平臺概況22-23
• 2.1.2 平臺主要參數(shù)23
• 2.1.3 風與流的載荷系數(shù)23-26
• 2.2 平臺與環(huán)境載荷模型26-29
• 2.2.1 平臺自由度26
• 2.2.2 平臺3自由度模型26-27
• 2.2.3 風載荷模型27-28
• 2.2.4 浪載荷模型28-29
• 2.2.5 流載荷模型29
• 2.3 環(huán)境干擾下的開環(huán)仿真29-32
• 2.4 海浪模型及其仿真32-35
• 2.4.1 海浪32-33
• 2.4.2 Jonswap海浪譜密度函數(shù)33
• 2.4.3 海浪數(shù)學模型33-34
• 2.4.4 仿真結(jié)果34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第3章 錨泊定位系統(tǒng)錨鏈張力優(yōu)化算法37-51
• 3.1 錨鏈張力優(yōu)化數(shù)學模型37-38
• 3.1.1 錨鏈張力優(yōu)化概述37
• 3.1.2 張力優(yōu)化目標函數(shù)和約束條件37-38
• 3.2 錨鏈張力優(yōu)化算法38-45
• 3.2.1 遺傳算法39-42
• 3.2.2 非線性規(guī)劃算法42
• 3.2.3 改進遺傳算法42-45
• 3.3 錨鏈張力優(yōu)化算法的仿真結(jié)果及其應用45-50
• 3.3.1 張力優(yōu)化算法的仿真結(jié)果45-46
• 3.3.2 張力優(yōu)化應用仿真46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 三維模型的建立51-61
• 4.1 開發(fā)工具選擇51-54
• 4.1.1 開發(fā)工具比較51-52
• 4.1.2 3DS MAX52-54
• 4.1.3 Multigen Creator54
• 4.2 建模原則與方法54-56
• 4.2.1 建模原則54
• 4.2.2 建模方法54-55
• 4.2.3 模型層次化安排55-56
• 4.2.4 建模過程中要注意的問題56
• 4.3 3D模型示例56-60
• 4.3.1 模型制作56-57
• 4.3.2 模型優(yōu)化57-58
• 4.3.3 模型實例58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 三維動態(tài)仿真61-75
• 5.1 三維仿真系統(tǒng)方案流程61
• 5.2 三維仿真海洋環(huán)境的建立61-64
• 5.2.1 Vega軟件62
• 5.2.2 基于LynX的三維虛擬場景設計62-64
• 5.3 半潛式鉆井平臺三維仿真的實現(xiàn)64-73
• 5.3.1 坐標轉(zhuǎn)換64-65
• 5.3.2 碰撞檢測65
• 5.3.3 拋錨作業(yè)仿真65-69
• 5.3.4 半潛式平臺運動仿真69-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 總論與展望75-77
• 總結(jié)75
• 展望75-77
• 參考文獻77-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文81-83
• 致謝83-84
• 詳細摘要84-88

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3 ;我國首制3000m深水半潛式鉆井平臺研制成功[J];中國設備工程;2010年03期

4 ;第六代深水半潛式鉆井平臺——“海洋石油981”[J];船舶工程;2010年02期

5 王世圣;謝彬;謝文會;;深水半潛式鉆井平臺冗余強度評估[J];中國海洋平臺;2010年03期

6 ;我國深水半潛式鉆井平臺設計和建造技術(shù)獲重要突破[J];金屬加工(熱加工);2010年22期

7 ;中國深水半潛式鉆井平臺設計建造技術(shù)獲重要突破[J];西安石油大學學報(自然科學版);2010年06期

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9 ;深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981”建成投用[J];科技傳播;2011年11期

10 楊清峽;劉成名;梁園華;;深水半潛式鉆井平臺設計誰主沉浮[J];中國船檢;2011年07期

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1 馬延德;;大型半潛式鉆井平臺結(jié)構(gòu)設計關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)研究[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機遇、責任和對策（上冊）[C];2002年

2 鮑彤;;3000米深水半潛式鉆井平臺總組搭載及精度控制的成功實踐淺析[A];中國船舶焊切技術(shù)暨新船型及海洋工程工藝發(fā)展高峰論壇論文集[C];2010年

3 謝彬;王世圣;馮瑋;付英軍;;3000m水深半潛式鉆井平臺關(guān)鍵技術(shù)綜述[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（四）[C];2008年

4 張宜群;宋友良;;半潛式鉆井平臺總裝合攏技術(shù)方案研究[A];中國造船工程學會造船工藝學術(shù)委員會殼舾涂一體化學組2008年學術(shù)會議論文集[C];2008年

5 曹明輝;;在半潛式鉆井平臺上,使用國產(chǎn)設備的機遇與挑戰(zhàn)[A];2003年度海洋工程學術(shù)會議論文集[C];2003年

6 滕瑤;蘭公英;韓華偉;李磊;;海洋工程平臺批量并行總裝建造模式研究[A];紀念顧懋祥院士海洋工程學術(shù)研討會論文集[C];2011年

7 胡志強;崔維成;;多學科優(yōu)化設計在半潛式鉆井平臺設計中的應用[A];2007年度海洋工程學術(shù)會議論文集[C];2007年

8 茆萍;;韓國與新加坡的海工裝備發(fā)展特點評述[A];2008年度海洋工程學術(shù)會議論文集[C];2008年

9 張宜群;宋友良;;半潛式鉆井平臺總裝合攏技術(shù)方案研究[A];第四屆全國船舶與海洋工程學術(shù)會議論文集[C];2009年

10 周臻;劉耀陽;;“海洋石油981”平臺項目計劃控制管理簡析[A];中國海洋石油總公司第三屆海洋工程技術(shù)年會論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 通訊員 趙振磊　YMG記者 李泉江;104.5米半潛式鉆井平臺在煙合攏[N];煙臺日報;2010年

2 記者 彭超;中集交付國內(nèi)首座深水半潛式鉆井平臺[N];上海證券報;2010年

3 YMG記者 初陽　通訊員 李麗;煙臺造深水半潛式鉆井平臺順利試航[N];煙臺日報;2010年

4 徐錦玲 譯;新加坡最大半潛式鉆井平臺建成[N];中國船舶報;2010年

5 特約記者 解小如;打造深水半潛式鉆井平臺基地[N];中國化工報;2012年

6 記者 劉志良;中集來福士開建挪威北海第六座半潛式鉆井平臺[N];中國船舶報;2014年

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8 冷志民;大連船務承建半潛式鉆井平臺浮體[N];中國船舶報;2006年

9 記者 胡曉峰 通訊員 周丙輝;新型半潛式鉆井平臺研制成功[N];中國船舶報;2007年

10 嚴凱;中海油深水半潛式鉆井平臺落戶上海[N];中國工業(yè)報;2007年

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1 胡志強;多學科設計優(yōu)化技術(shù)在深水半潛式鉆井平臺概念設計中的應用研究[D];上海交通大學;2008年

2 岳吉祥;深水半潛式鉆井平臺鉆機系統(tǒng)選型與布局優(yōu)化研究[D];中國石油大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張小偉;半潛式鉆井平臺建造的關(guān)鍵問題研究[D];大連海事大學;2009年

2 石建峰;半潛式鉆井平臺錨泊定位三維動態(tài)仿真[D];江蘇科技大學;2016年

3 陳昱希;半潛式鉆井平臺強度分析及局部結(jié)構(gòu)改造[D];大連理工大學;2009年

4 張瑞欣;半潛式鉆井平臺改裝制作精度控制研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

5 史琪琪;深水錨泊半潛式鉆井平臺運動及動力特性研究[D];上海交通大學;2011年

6 王夢穎;深水半潛式鉆井平臺總體與壓載系統(tǒng)初步研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

7 程楠;半潛式鉆井平臺推力分配優(yōu)化算法研究[D];大連海事大學;2012年

8 羅強;981半潛式鉆井平臺錨泊系統(tǒng)研究[D];長江大學;2012年

9 白艷彬;深水半潛式鉆井平臺總體強度分析及疲勞強度評估[D];上海交通大學;2010年

10 田其磊;半潛式鉆井平臺簡化模型的疲勞可靠性譜分析[D];上海交通大學;2009年

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