本文關(guān)鍵詞：半潛式海洋平臺在風(fēng)浪載荷聯(lián)合作用下的一體化動力效應(yīng)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(jìn)程日漸加快,各式各樣適應(yīng)于深海工程的鉆井平臺不斷地推陳出新。從長遠(yuǎn)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(jīng)濟(jì)性、更強(qiáng)適應(yīng)性的方向飛速發(fā)展,同時對其結(jié)構(gòu)和性能提出了更高的要求,目前應(yīng)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(yīng)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(jìn)行了動力時程分析。本文對各類系泊浮式平臺的結(jié)構(gòu)特點、性能優(yōu)缺點及發(fā)展前景進(jìn)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(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)與機(jī)理的研究方法和半潛式平臺風(fēng)載荷的研究現(xiàn)狀。從工程應(yīng)用的角度列舉了臺風(fēng)風(fēng)場模型,詳細(xì)分析了一個完整的風(fēng)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(fēng)風(fēng)場的極值風(fēng)速預(yù)測中。利用FLUENT軟件對半潛式海洋平臺上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了CFD數(shù)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(fēng)載荷,分析了不同傾角對其風(fēng)壓風(fēng)載的影響,并與實驗結(jié)果進(jìn)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(nèi)力;在隨機(jī)風(fēng)載荷和規(guī)則波浪載荷數(shù)值模擬的基礎(chǔ)之上,以我國南海百年一遇海況作為風(fēng)浪載荷條件,模擬了在風(fēng)浪聯(lián)合作用下半潛式平臺及其錨泊系統(tǒng)的運動響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：半潛式平臺 ANSYS軟件 風(fēng)載荷模擬 風(fēng)浪聯(lián)合作用 動力時程分析
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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?fàn)顩r13-16
• 1.2.1 半潛式平臺概述13-15
• 1.2.2 國內(nèi)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(fēng)風(fēng)場研究18-30
• 2.1 臺風(fēng)概述18-20
• 2.1.1 臺風(fēng)定義與分級18
• 2.1.2 臺風(fēng)結(jié)構(gòu)特征18-19
• 2.1.3 臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)19-20
• 2.2 臺風(fēng)風(fēng)場模型20-25
• 2.2.1 氣團(tuán)運動平衡方程21-23
• 2.2.2 梯度風(fēng)壓徑向分布關(guān)系23
• 2.2.3 邊界層風(fēng)速剖面特性23-24
• 2.2.4 邊界層紊流特性24-25
• 2.3 臺風(fēng)風(fēng)場數(shù)值模擬25-29
• 2.3.1 Monte-Carlo方法25-26
• 2.3.2 極值風(fēng)速分布函數(shù)26-27
• 2.3.3 極值風(fēng)速預(yù)測27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 半潛式海洋平臺的風(fēng)載荷數(shù)值模擬30-43
• 3.1 CFD數(shù)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(shù)值計算33-34
• 3.2 海洋平臺風(fēng)載荷的數(shù)值模擬34-42
• 3.2.1 模型構(gòu)建34-36
• 3.2.2 計算流域的確定36
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分36-37
• 3.2.4 邊界條件的設(shè)置37-38
• 3.2.5 湍流模型38-39
• 3.2.6 結(jié)果對比分析39-42
• 3.3 本章小結(jié)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(yīng)46-48
• 4.2.2 纜索的大變形效應(yīng)48-49
• 4.3 纜索的有限元分析49-52
• 4.3.1 主要技術(shù)參數(shù)49-50
• 4.3.2 力學(xué)建模50
• 4.3.3 系泊系統(tǒng)內(nèi)力計算50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 半潛式平臺動力響應(yīng)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(biāo)平臺的有限元模型54-57
• 5.1.3 模態(tài)分析57-58
• 5.2 風(fēng)載荷58-64
• 5.2.1 脈動風(fēng)速時程模擬58-60
• 5.2.2 脈動風(fēng)載荷時程模擬60-61
• 5.2.3 結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)時程模擬61
• 5.2.4 隨機(jī)風(fēng)載荷數(shù)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(gòu)件上的波浪力64-67
• 5.4 風(fēng)浪聯(lián)合作用下的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)67-74
• 5.4.1 動力時稱分析原理67
• 5.4.2 半潛式平臺風(fēng)浪致響應(yīng)時程分析67-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 6 結(jié)論和展望75-77
• 6.1 研究結(jié)論75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

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