本文關鍵詞：半潛式海洋平臺在風浪載荷聯(lián)合作用下的一體化動力效應分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類對深海資源探索開發(fā)的進程日漸加快,各式各樣適應于深海工程的鉆井平臺不斷地推陳出新。從長遠發(fā)展來看,系泊浮式海洋平臺無疑是近些年深海開發(fā)的熱點與重點,其中以半潛式平臺為代表,正朝著更大水深、更好經濟性、更強適應性的方向飛速發(fā)展,同時對其結構和性能提出了更高的要求,目前應用通用有限元軟件來分析浮式平臺上部高聳塔架動力響應的工作還較少。本文以半潛式平臺作為研究對象,利用ANSYS有限元軟件對其進行了動力時程分析。本文對各類系泊浮式平臺的結構特點、性能優(yōu)缺點及發(fā)展前景進行了對比,介紹了半潛式平臺的工作特點和發(fā)展趨勢,闡述了高聳結構風效應與機理的研究方法和半潛式平臺風載荷的研究現(xiàn)狀。從工程應用的角度列舉了臺風風場模型,詳細分析了一個完整的風場模型具有的四個方面特征,簡要介紹了Monte-Carlo方法的基本思想和原理,并將該方法引入臺風風場的極值風速預測中。利用FLUENT軟件對半潛式海洋平臺上部結構進行了CFD數值模擬,探討了計算流域的確定、邊界條件的選取、湍流模型的選擇等問題,計算了在自存狀態(tài)下海洋平臺水平及傾斜時的風載荷,分析了不同傾角對其風壓風載的影響,并與實驗結果進行對比,驗證其精度。利用ANSYS軟件建立了半潛式平臺主體和錨泊系統(tǒng)的整體耦合有限元模型,計算了靜力狀態(tài)下錨泊系統(tǒng)內力;在隨機風載荷和規(guī)則波浪載荷數值模擬的基礎之上,以我國南海百年一遇海況作為風浪載荷條件,模擬了在風浪聯(lián)合作用下半潛式平臺及其錨泊系統(tǒng)的運動響應。
【關鍵詞】：半潛式平臺 ANSYS軟件 風載荷模擬 風浪聯(lián)合作用 動力時程分析
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P75
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 課題背景與研究意義11-13
• 1.1.1 課題背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 半潛式平臺研究發(fā)展狀況13-16
• 1.2.1 半潛式平臺概述13-15
• 1.2.2 國內外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題來源及主要研究工作16-18
• 1.3.1 課題來源16
• 1.3.2 本文主要研究工作16-18
• 2 海洋臺風風場研究18-30
• 2.1 臺風概述18-20
• 2.1.1 臺風定義與分級18
• 2.1.2 臺風結構特征18-19
• 2.1.3 臺風多發(fā)地區(qū)19-20
• 2.2 臺風風場模型20-25
• 2.2.1 氣團運動平衡方程21-23
• 2.2.2 梯度風壓徑向分布關系23
• 2.2.3 邊界層風速剖面特性23-24
• 2.2.4 邊界層紊流特性24-25
• 2.3 臺風風場數值模擬25-29
• 2.3.1 Monte-Carlo方法25-26
• 2.3.2 極值風速分布函數26-27
• 2.3.3 極值風速預測27-29
• 2.4 本章小結29-30
• 3 半潛式海洋平臺的風載荷數值模擬30-43
• 3.1 CFD數值模擬方法30-34
• 3.1.1 概述30-31
• 3.1.2 控制方程及其離散31-33
• 3.1.3 流場數值計算33-34
• 3.2 海洋平臺風載荷的數值模擬34-42
• 3.2.1 模型構建34-36
• 3.2.2 計算流域的確定36
• 3.2.3 網格劃分36-37
• 3.2.4 邊界條件的設置37-38
• 3.2.5 湍流模型38-39
• 3.2.6 結果對比分析39-42
• 3.3 本章小結42-43
• 4 錨泊系統(tǒng)靜力分析43-53
• 4.1 工程背景43-45
• 4.1.1 系泊纜索43-44
• 4.1.2 錨44
• 4.1.3 系泊形式44-45
• 4.1.4 纜索布置方式45
• 4.2 纜索的非線性問題45-49
• 4.2.1 纜索的垂度效應46-48
• 4.2.2 纜索的大變形效應48-49
• 4.3 纜索的有限元分析49-52
• 4.3.1 主要技術參數49-50
• 4.3.2 力學建模50
• 4.3.3 系泊系統(tǒng)內力計算50-52
• 4.4 本章小結52-53
• 5 半潛式平臺動力響應分析53-75
• 5.1 半潛式平臺有限元模型53-58
• 5.1.1 海洋平臺狀況53-54
• 5.1.2 目標平臺的有限元模型54-57
• 5.1.3 模態(tài)分析57-58
• 5.2 風載荷58-64
• 5.2.1 脈動風速時程模擬58-60
• 5.2.2 脈動風載荷時程模擬60-61
• 5.2.3 結構風振響應時程模擬61
• 5.2.4 隨機風載荷數值模擬算例61-64
• 5.3 波浪載荷64-67
• 5.3.1 波浪理論64
• 5.3.2 作用在大直徑構件上的波浪力64-67
• 5.4 風浪聯(lián)合作用下的結構動力響應67-74
• 5.4.1 動力時稱分析原理67
• 5.4.2 半潛式平臺風浪致響應時程分析67-74
• 5.5 本章小結74-75
• 6 結論和展望75-77
• 6.1 研究結論75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 參考文獻77-81
• 致謝81-82
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文82

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本文編號：311275