海洋結構物穿越波浪階段的布放系統動力學問題研究

海洋結構物穿越波浪階段的布放系統動力學問題研究

《海洋結構物穿越波浪階段的布放系統動力學問題研究》是依託中南大學,由胡小舟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:海洋結構物穿越波浪階段的布放系統動力學問題研究
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:胡小舟
  • 依託單位:中南大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

為保證海洋結構物安全可靠地到達目標工作水域,必須對海洋結構物布放過程中的穿越波浪階段所遭遇的危險工況進行分析。本申請採用計算流體力學方法構建三維數值波浪水槽,開展海洋結構物與波浪砰擊的研究,探明入水相對速度、相對加速度、波幅和頻率等參數與砰擊載荷的關係與規律;通過理論分析,基於機械多體動力學,構建布放系統穿越波浪階段的整體動力學模型,探討船舶與被布放物體耦合作用的條件;在砰擊研究和布放系統整體動力學模型基礎上,開展機械動力學-計算流體力學耦合建模分析方法研究;建立布放系統虛擬樣機模型,在數值求解分析平台上對砰擊後布放系統動態回響展開研究;針對吊物系統和自由液面流體運動,探明不同系統參數和工況下的系統運動狀態和變化規律,討論危險工況發生的條件;搭建受約束剛體入水砰擊試驗系統,驗證數值模型的準確性。本項目的研究具有重要理論意義和實際套用價值,將為海洋結構物布放系統和水下安裝的研究提供重要參考。

結題摘要

布放作業的順利進行是海洋結構物在水下正常工作的基礎,為保證海洋結構物安全可靠地到達目標工作水域,必須對海洋結構物布放過程中的布放系統動力學問題進行研究。本項目以計算流體力學和多體動力學理論為基礎,採用理論分析、仿真分析和試驗驗證等方法,研究了多種典型結構物的波浪砰擊、入水階段與深海布放中布放系統動態回響等問題。主要研究內容和結果包括:1、採用計算流體力學方法構建了三維數值波浪水槽,探討了普遍適用的三維造波和消波方法;2、開展了海洋結構物與波浪砰擊的研究,探明了入水相對速度、相對加速度、波幅和頻率、相對波高(H/d)、相對板寬(B/L)等參數與砰擊載荷的關係與規律;3、基於機械多體動力學理論,構建了布放系統穿越波浪階段的整體動力學模型;4、在砰擊研究和布放系統整體動力學模型基礎上,將ADAMS和FLUENT進行聯合,通過開發數據互動模組,構建了機械動力學-計算流體力學耦合分析軟體平台,並對穿越波浪階段布放系統動態回響展開研究;5、針對吊物系統和自由液面流體運動,探明了結構物水下質量、纜繩剛度等系統參數和多種工況下的系統運動狀態,獲得了浸沒過程中結構物的速度、加速度及布放纜繩的拉力等主要參數的變化規律,討論了危險工況發生的條件;6、以深海採礦集礦機為例,研究了深海布放中的系統動態回響問題,並對布放過程中的纜繩承受的動態張力及動態放大因子(DAF)的主要影響因素進行了探討。7、搭建了受約束剛體入水砰擊試驗系統,驗證了數值仿真方法的準確性。本項目的研究具有重要理論意義和實際套用價值,將為海洋結構物布放系統和水下安裝的研究提供重要參考。

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