深水浮式平台截斷物理模型試驗的阻尼等效補償研究

《深水浮式平台截斷物理模型試驗的阻尼等效補償研究》是依託大連理工大學,由喬東生擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：深水浮式平台截斷物理模型試驗的阻尼等效補償研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：喬東生

項目摘要

深水浮式平台物理模型試驗在解決實際工程問題和科學研究中起關鍵作用。受水池條件限制，目前唯一實際套用的被動截斷+數值模擬混和模型試驗方法由於其截斷錨泊線和全水深錨泊線動力特性差異，其最大誤差可達30%。針對此現狀本項目首先研究錨泊系統阻尼的作用機理，建立其計算方法；其次建立基於靜力和低頻阻尼等效的截斷錨泊系統最佳化設計模型；然後提出被動截斷+錨泊阻尼補償模型試驗方法：研究截斷錨泊系統阻尼補償方法並研發其補償裝置，建立被動截斷+錨泊阻尼補償模型試驗技術，實現由物理試驗可直接給出運動回響預報結果；進而研究平台及錨泊系統的回響特徵，在時域內建立其非線性全耦合計算模型；最後結合半潛式平台和Spar平台，分別進行被動截斷和粘滯阻尼器補償模型試驗研究。.通過本項目研究，建立一套真實可靠預報深水浮式平台運動回響的物理模型試驗方法和技術，為我國南海油氣田開發亟需的深水浮式平台設計建造提供可靠依據。

結題摘要

物理模型試驗對於解決深水浮式平台設計的工程問題，以及研究浮式平台及其錨泊系統之間的非線性耦合效應等科學問題均能夠起到關鍵的作用。受到目前可用的海洋工程水池條件限制，目前唯一實際套用的“被動截斷+數值模擬”混和模型試驗方法由於其截斷錨泊線和全水深錨泊線動力特性差異，使得浮式平台運動回響的預報結果最大誤差可達30%。針對此現狀，本項目首先分別套用擬靜力和非線性動力有限元方法，計算錨泊系統阻尼，分析錨泊阻尼的作用機理及特性，結合水池試驗，建立了有效計算錨泊系統阻尼的數值方法；其次運用遺傳最佳化算法，建立了基於靜力和低頻阻尼等效的截斷錨泊系統最佳化設計模型，並設計得到多組截斷錨泊系統；接著建立了錨泊線的非線性有限元動力分析模型，研究截斷水深錨泊線和全水深錨泊線在遭受相同環境荷載激勵時的運動回響，分析兩種錨泊線的張力和錨泊阻尼變化規律，比較了兩者動力特性的差別；然後提出了“被動截斷+錨泊阻尼補償”模型試驗方法：研究截斷錨泊系統阻尼補償方法並研發其補償裝置，建立“被動截斷+錨泊阻尼補償”模型試驗技術，實現了由物理試驗可直接給出浮式平台的運動回響預報結果；進而研究了浮式平台及錨泊系統的回響特徵，在時域範圍內建立了非線性的全耦合數值計算模型；最後結合一座典型的半潛式平台，分別進行被動截斷和粘滯阻尼補償模型試驗研究，將試驗結果和數值計算結果進行比較，驗證了本項目提出的深水浮式平台截斷試驗及其等效補償方法的可行性。 通過本項目研究，對深水浮式平台的被動截斷物理模型試驗方法進行了發展和改進，使得截斷錨泊線和全水深錨泊線兩者之間的靜動力特性均趨於一致，從而使浮式平台的運動回響預報結果更加真實和可靠，為我國南海油氣田開發亟需的深水浮式平台設計建造提供了可靠的依據。