浮式生產(chǎn)儲卸油系統(tǒng)(FPSO)是一種儲存外輸、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)細長船型浮體的性能缺陷包括:對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)的疲勞強度薄弱;高頻率的首搖運動會導(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的主要弱點包括:容易激發(fā)渦激運動、浮體垂蕩運動較大、甲板面積較小等。針對圓筒型和傳統(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)動力性能和運動響應(yīng)特性。在此基礎(chǔ)上,針對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力響應(yīng)特性特點,具有工程安全與經(jīng)濟意義,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計算軟件分別對沙漏型浮體在淺水波浪和海流條件下水動力響應(yīng)進行數(shù)值模擬,具體工作內(nèi)容主要包括如下兩個...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：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)缺點及沙漏型FPSO新概念的提出
    1.2 淺水FPSO水動力問題的國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 有關(guān)傳統(tǒng)船型FPSO單體水動力問題的研究
        1.2.2 有關(guān)已有新型FPSO水動力問題的研究
        1.2.3 有關(guān)新概念沙漏型FPSO水動力問題的研究
        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淺水波浪作用下運動響應(yīng)特性分析
    2.1 數(shù)值算法簡介
        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動方程
        2.1.4 時域水動力系數(shù)
        2.1.5 浮體時域運動方程
    2.2 數(shù)值建模和數(shù)值算法驗證
        2.2.1 沙漏型浮體水動力模型創(chuàng)建
        2.2.2 沙漏型浮體數(shù)值計算精度驗證
    2.3 淺水條件下浮體模型的運動響應(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
        2.3.3 不同H/D下沙漏型浮體模型的運動RAO變化趨勢
        2.3.4 淺水條件下沙漏型和圓筒型浮體時域運動特性分析
    2.4 本章小結(jié)
3 沙漏型浮體淺水繞流場的水動力特性研究
    3.1 數(shù)值計算模型
        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 流場特征參數(shù)
        3.1.4 Fluent軟件介紹
        3.1.5 計算流體力學(xué)控制方程
    3.2 數(shù)值建模和數(shù)值算法驗證
        3.2.1 算例介紹
        3.2.2 流場參數(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 三維圓柱繞流時均流場特性分析
        3.2.6 實際工程尺度下三維圓柱繞流分析
    3.3 不同雷諾數(shù)下沙漏型繞流場的流場分析
        3.3.1 沙漏型浮體網(wǎng)格劃分與計算設(shè)置
        3.3.2 Re=100繞流場算例
        3.3.3 Re=500繞流場算例
        3.3.4 Re=1000繞流場算例
        3.3.5 Re=3900繞流場算例
        3.3.6 Re=10⁴繞流場算例
        3.3.7 Re=10⁵繞流場算例
        3.3.8 Re=10⁶繞流場算例
        3.3.9 Re=2.5*10⁶繞流場算例
        3.3.10 Re=10⁷繞流場算例
        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分析
        3.4.1 雷諾數(shù)Re=10⁶繞流場算例
        3.4.2 雷諾數(shù)Re=10⁷繞流場算例
    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
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：3818515