《深吃水半潛式平台渦激運動激勵機理與回響特性研究》是依託上海交通大學，由肖龍飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：深吃水半潛式平台渦激運動激勵機理與回響特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖龍飛
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半潛式平台等深海工程技術裝備是國內外海洋工程領域的前沿研究熱點。採用深吃水設計，改善垂向運動性能，是當今半潛式平台的發展趨勢，然而，深吃水結構也產生不利的渦激運動問題。本項目以深吃水半潛式平台為研究對象，開展多立柱繞流問題的流場形態、渦泄特性與誘導載荷研究，渦激運動的激勵載荷與激勵機理研究，渦激運動回響特性與參數敏感性研究。通過理論探索、數值模擬、精細流場模型實驗，揭示多立柱、多浮箱結構在來流作用下的三維流場形態、漩渦脫落與相互擾動等的時空變化特性，明晰系泊深吃水半潛式平台渦激運動回響的激勵機理，建立數學物理模型、簡化理論分析方法、精細數值模擬和模型實驗方法，深入認知和掌握多立柱平台渦激運動的回響特性、鎖定特徵、關鍵因素、參數影響規律。研究成果既可豐富大型海洋結構物流固耦合問題的理論內涵，也可指導實際深吃水半潛式平台的研發設計，具有重要的學術價值和套用前景。
結題摘要
半潛式平台等深海工程裝備是國內外海洋工程領域的前沿研究熱點。採用深吃水設計，改善垂向運動性能，是當今半潛式平台的發展趨勢，然而，深吃水結構也產生不利的渦激運動（VIM）問題，影響平台安全生產及系泊和立管系統的疲勞壽命。本項目以深吃水半潛式平台（DDS）為研究對象，開展多立柱繞流問題的流場形態、渦泄特性與誘導載荷研究，渦激運動的激勵載荷與激勵機理研究，渦激運動回響特性與參數敏感性研究。取得重要結果如下：(1)建立基於大渦模擬（LES）的多立柱繞流問題數值模擬方法，基於分離渦模擬（DES）的平台渦激運動數值模擬方法，通過模型實驗驗證；開發形成採用空氣軸承系統的平台渦激運動靜水拖曳實驗技術，可以準確模擬系泊和立管垂向預緊力，實現給定質量比平台模型水平面內自由運動。(2)通過對比研究四浮箱半潛式平台、兩浮箱半潛式平台和無浮箱四立柱結構的繞流場及渦激運動回響，系統揭示了浮箱的存在對渦激運動影響的物理規律、流場結構和力學機理。(3)系統研究系列立柱和浮箱倒角率、系列吃水條件下的半潛式平台渦激運動回響，歸納獲得不同流向角和折合速度時的渦激運動特性和鎖定特徵，不同截面形狀和立柱吃水比參數的影響規律，發現立柱吃水比對不同截面形狀平台的影響規律存在顯著差異，倒角立柱平台在較小吃水比時也會產生明顯的渦激運動回響。(4)提出一種倒角五邊形立柱的新型半潛式平台概念，三維VIM數值模擬表明其具有更優良的渦激運動性能，橫向運動幅值比原型半潛式平台顯著減小近一半。(5)對矩形截面立柱DDS，以正弦振盪流模擬規則波，考慮不同KC數和相對流數下波浪與同向均勻流耦合作用，數值研究表明振盪流耦合作用影響顯著。在國內外學術刊物上發表標註基金資助的研究論文21篇，其中SCI收錄11篇，EI收錄21篇。培養博士生3名，碩士生3名。研究成果既可豐富大型海洋結構物流固耦合問題的理論內涵，也可指導實際深吃水半潛式平台的研發設計，具有重要的學術價值和套用前景。
