深海系泊平台大幅運動的兩次展開分析方法

《深海系泊平台大幅運動的兩次展開分析方法》是依託大連理工大學,由滕斌擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：深海系泊平台大幅運動的兩次展開分析方法
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：滕斌

項目摘要

深海系泊平台在波浪作用下會發生大幅低頻漂移和高頻振盪的複雜物理現象。因物體運動幅度很大，目前工程中採用的關於平衡位置展開的分析方法已不再合理，理論上也不嚴格。本研究擬建立一個兩次展開的時域分析方法以解決這一複雜的科學問題。具體分析方法是：將系泊平台的複雜運動分解為水平方向的慢漂和六個方向的高頻振盪兩個部分，採用小波分解和濾波方法實時預報海洋平台的大幅低頻慢漂運動軌跡，然後圍繞物體的低頻慢漂軌跡對流體速度勢做泰勒級數展開，在物體低頻運動的瞬時物面和平均水面上建立定解問題的邊界條件,利用邊界元方法進行求解,再與已建立的非線性有限元系泊纜索動力模型相結合建立一個新的波浪與深海系泊平台耦合作用的分析模型。最後，開展實驗室實驗驗證所建數值模型的正確性；開展系統分析，研究各種因素對平台低頻運動的影響和規律，明確各種已有分析方法的適用範圍和套用條件。

結題摘要

針對深海系泊平台在波浪作用下發生大幅低頻漂移和高頻振盪的工程問題，以及目前工程分析方法中的不足，本研究建立了一個兩次展開的時域分析方法，和運動物體上二階非線性波浪力計算的完整時頻變換方法。提出的兩次展開方法套用小波分析方法逐步預報深海平台的低頻大幅慢漂運動，然後將深海平台運動回響分解成低頻大幅慢漂運動和圍繞慢漂運動的高頻振動，最後圍繞慢漂運動做攝動展開進行求解，這一方法解決了大幅運動下仍採用小幅運動假設的理論缺陷，同時考慮了波作用相位變化和物體運動產生波浪阻尼的問題。提出的完整二階時頻變換方法，將一階物體運動回響從傳統的二階波浪力傳達函式中分離出來，建立了新的二階波浪力傳達函式（QTF）和其數值計算方法，在時域模擬中隨著平台運動回響的步進計算，依據求得的物體運動回響和新的二階脈衝回響函式來計算完整的二階非線性波浪力，解決了二階傳達函式依賴物體運動回響而在計算QTF時物體運動回響又尚未求得的問題。通過實驗結果和二維下理論分析對所建數值模型做了驗證。這些方法理論上嚴謹，解決了目前工程分析軟體存在的問題。 發表論文23篇（其中期刊論文19篇，SCI收錄8篇），出版研究生教材1部，獲得省部級科技一等獎1項（第二完成人），舉辦國際會議1次（參會學者90人，其中國外學者60人）。培養博士研究生14人（4人畢業），碩士研究生15人（10人畢業）。