浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油系統(tǒng)(FPSO)是一種儲(chǔ)存外輸、油氣開發(fā)、生產(chǎn)處理等多種功能于一體的海洋開采工程裝備,是各種海洋環(huán)境下油氣開采的關(guān)鍵裝備。但是,傳統(tǒng)細(xì)長船型浮體的性能缺陷包括:對(duì)波浪作用方向十分敏感、橫向迎浪面積大、垂蕩自然周期很難遠(yuǎn)離波能集中區(qū)域;縱向尺度大,甲板抨擊上浪問題非常普遍,浮體遭受的中垂和中拱彎曲載荷比較大,浮體結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度薄弱;高頻率的首搖運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致系泊裝置中的核心關(guān)鍵設(shè)備損傷加速。此外,圓筒型FPSO的主要弱點(diǎn)包括:容易激發(fā)渦激運(yùn)動(dòng)、浮體垂蕩運(yùn)動(dòng)較大、甲板面積較小等。針對(duì)圓筒型和傳統(tǒng)船型FPSO的性能局限,一種新型沙漏式浮體外形和新概念沙漏型FPSO被提出,在海洋浪流環(huán)境中具備優(yōu)異的結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)淺水油氣田的海洋環(huán)境,研究沙漏型FPSO浮體淺水條件下水動(dòng)力響應(yīng)特性特點(diǎn),具有工程安全與經(jīng)濟(jì)意義,能為淺水油氣的安全高效開發(fā)提供理論依據(jù)。為了有針對(duì)性地分析沙漏型FPSO的淺水效應(yīng)和觸底問題,本文基于商用ANSYS AQWA和ANSYS FLUENT計(jì)算軟件分別對(duì)沙漏型浮體在淺水波浪和海流條件下水動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬,具體工作內(nèi)容主要包括如下兩個(gè)...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究的目的和意義
        1.1.1 全球及我國海洋油氣儲(chǔ)量現(xiàn)狀
        1.1.2 中國近海油氣分布現(xiàn)狀
        1.1.3 FPSO作業(yè)過程及發(fā)展歷史介紹
        1.1.4 圓筒型FPSO性能優(yōu)缺點(diǎn)及沙漏型FPSO新概念的提出
    1.2 淺水FPSO水動(dòng)力問題的國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 有關(guān)傳統(tǒng)船型FPSO單體水動(dòng)力問題的研究
        1.2.2 有關(guān)已有新型FPSO水動(dòng)力問題的研究
        1.2.3 有關(guān)新概念沙漏型FPSO水動(dòng)力問題的研究
        1.2.4 有關(guān)淺水海洋環(huán)境條件問題的研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
2 沙漏型FPSO淺水波浪作用下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性分析
    2.1 數(shù)值算法簡(jiǎn)介
        2.1.1 波浪繞射和輻射理論
        2.1.2 數(shù)值邊界元方法
        2.1.3 波浪作用下浮體的頻域運(yùn)動(dòng)方程
        2.1.4 時(shí)域水動(dòng)力系數(shù)
        2.1.5 浮體時(shí)域運(yùn)動(dòng)方程
    2.2 數(shù)值建模和數(shù)值算法驗(yàn)證
        2.2.1 沙漏型浮體水動(dòng)力模型創(chuàng)建
        2.2.2 沙漏型浮體數(shù)值計(jì)算精度驗(yàn)證
    2.3 淺水條件下浮體模型的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性研究
        2.3.1 淺水環(huán)境下關(guān)于水深的定量概念定義
        2.3.2 不同H/D下沙漏型和圓筒型浮體模型的附加質(zhì)量變化趨勢(shì)
        2.3.3 不同H/D下沙漏型浮體模型的運(yùn)動(dòng)RAO變化趨勢(shì)
        2.3.4 淺水條件下沙漏型和圓筒型浮體時(shí)域運(yùn)動(dòng)特性分析
    2.4 本章小結(jié)
3 沙漏型浮體淺水繞流場(chǎng)的水動(dòng)力特性研究
    3.1 數(shù)值計(jì)算模型
        3.1.1 控制方程離散化
        3.1.2 壓力和速度耦合算法
        3.1.3 流場(chǎng)特征參數(shù)
        3.1.4 Fluent軟件介紹
        3.1.5 計(jì)算流體力學(xué)控制方程
    3.2 數(shù)值建模和數(shù)值算法驗(yàn)證
        3.2.1 算例介紹
        3.2.2 流場(chǎng)參數(shù)與CFD數(shù)值算法設(shè)定
        3.2.3 網(wǎng)格收斂性分析
        3.2.4 三維圓柱繞流周期性分析
        3.2.5 三維圓柱繞流時(shí)均流場(chǎng)特性分析
        3.2.6 實(shí)際工程尺度下三維圓柱繞流分析
    3.3 不同雷諾數(shù)下沙漏型繞流場(chǎng)的流場(chǎng)分析
        3.3.1 沙漏型浮體網(wǎng)格劃分與計(jì)算設(shè)置
        3.3.2 Re=100繞流場(chǎng)算例
        3.3.3 Re=500繞流場(chǎng)算例
        3.3.4 Re=1000繞流場(chǎng)算例
        3.3.5 Re=3900繞流場(chǎng)算例
        3.3.6 Re=10⁴繞流場(chǎng)算例
        3.3.7 Re=10⁵繞流場(chǎng)算例
        3.3.8 Re=10⁶繞流場(chǎng)算例
        3.3.9 Re=2.5*10⁶繞流場(chǎng)算例
        3.3.10 Re=10⁷繞流場(chǎng)算例
        3.3.11 不同雷諾數(shù)下沙漏型浮體所受繞流阻力和升力
    3.4 典型雷諾數(shù)下不同水深吃水比沙漏型繞流場(chǎng)分析
        3.4.1 雷諾數(shù)Re=10⁶繞流場(chǎng)算例
        3.4.2 雷諾數(shù)Re=10⁷繞流場(chǎng)算例
    3.5 本章小結(jié)
4 總結(jié)與展望
    4.1 全文總結(jié)
    4.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3818515