非線性波浪作用下深水浮式結構物大幅運動的時域分析

《非線性波浪作用下深水浮式結構物大幅運動的時域分析》是依託大連理工大學,由劉昌鳳擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非線性波浪作用下深水浮式結構物大幅運動的時域分析
• 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：劉昌鳳

項目摘要

深水浮式結構物在作業時經常會遭遇波高很大的非線性波浪，並產生大幅度的運動回響。研究這一複雜的工程問題，現有的基於小波陡和小位移假定的數值方法已不再適用，必須建立一個計及入射波浪和運動回響非線性影響的水動力分析理論。本項目擬採用基於時域格林函式的高階邊界元方法，利用泰勒級數展開，將非線性的瞬時自由水面邊界條件變換到平均自由水面上滿足，引入“弱散射假定”，保留其中與入射波有關的非線性項；精確的物面邊界條件在物體運動的瞬時濕表面上滿足。提出一個計算時域格林函式卷積的“時頻轉換算法”，引入彈性伸縮動格線技術對瞬時物面進行重新剖分。分別開展物理模型試驗和數值模擬研究，驗證本項目所建模型的正確性，明確現有分析理論的適用範圍和套用條件。開展不規則波作用下深水系泊FPSO大幅慢漂運動問題的研究，分析波浪要素對浮式結構物的運動回響、波浪力及系泊力的影響和規律，揭示大幅慢漂現象的形成機理和影響因素。

結題摘要

深水浮式結構物在作業時經常會遭遇波高很大的非線性波浪，並產生大幅度的運動回響。研究這一複雜的工程問題，現有的基於小波陡和小位移假定的數值方法已不再適用。本項目以數值模擬為主要手段，建立了一個計及入射波浪和物麵條件非線性的時域數值模型，提出了計算時域格林函式的“人工小參數”方法和計算時域格林函式卷積的“時頻轉換”方法，推導了彈性動格線的計算公式，解決了大型結構物計算、長時間數值模擬和格線重構等關鍵問題。建立了研究三維繫泊浮體大幅運動問題的物面非線性時域模型，開展了風和不規則波聯合作用下系泊FPSO水動力問題的研究，揭示大幅慢漂現象的形成機理和影響因素。通過物理模型實驗測定了單層及多層垂盪板的阻尼係數及附加質量係數，研究了升沉板對Spar平台水動力性能的影響。