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深海极端波浪环境为浮式海洋平台作业时最为关键的海洋动力环境之一。在其作用下,深海浮式平台的运动、气隙以及结构响应等均为近年来的研究热点。然而,在深海环境中,入射波浪环境往往通过X波段雷达进行测量,仅能获得波浪的短时统计值,极大限制了实海域浮动平台动力响应的研究。目前,尚无成熟的方法能够对海洋浮式平台所处海域的入射波时序进行实时测量。针对深远海半潜式平台的波浪时序随船测量问题,结合平台气隙响应与运动响应数据建立基于深层神经网络的波浪非线性解耦模型,准确估计辐射、绕射波浪以及其非线性成分对时序波浪场的影响。研究显示,基于深度神经网络的波浪时序测量技术可以实现从气隙响应到入射波信息的反推,利用该方法计算得到的波浪时序具有较高的精度。 相似文献
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共振运动是深海浮式平台设计的关键考虑因素之一,对海洋平台的作业具有重要影响。采用半潜式平台运动的非线性耦合数学模型,考虑浮筒和横撑出入水以及垂荡、横摇和纵摇运动耦合对平台浮力和恢复力的影响,研究半潜式平台非线性共振运动特性,以及不规则波浪参数对运动的影响。研究表明:在非线性耦合运动和浮力变化的影响下,半潜式平台纵摇和垂荡运动的固有周期会随运动幅值的增大而逐渐减小,且最终趋于稳定,对纵摇运动周期的影响更为显著;非线性效应会使半潜式平台产生显著的低频纵摇共振响应,以及共振频率漂移的现象,且受随机种子和波浪周期的影响较小。 相似文献
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以超大型风力机(DTU 10 MW)为研究对象,对现有的大型(NREL 5 MW)无撑杆半潜浮式风力机支撑平台进行放大设计,用于支撑超大型风力机,基于气动-水动-伺服-弹性全耦合计算模型,根据设定的典型工况,使用FAST软件对超大型和大型无撑杆的半潜浮式风力机系统进行时域耦合分析,并依据计算结果对超大型和大型浮式风力机系统的运动响应和结构动力反应等特性进行对比分析。研究发现:半潜浮式风力机大型化后,气动荷载效应对风力机系统的激励作用更为突出,使得浮式平台运动由风荷载激励的低频共振反应比例增大,波频运动比例减小,这也导致由浮式平台低频运动激励的锚链张力反应增大。此外,高倍的飞轮转动频率对大型半潜浮式风力机叶片、塔架结构的激励作用较超大型半潜浮式风力机更为显著。 相似文献
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半潜浮式风机逐渐在深海风电开发中受到关注,建立风机、平台与系泊结构耦合数值计算模型,通过FAST与AQWA链接进行风机塔基荷载及平台运动响应相互耦合传递,基于随机波与极限波组合模型生成畸形波时程序列,进行半潜浮式风机系泊失效全过程时域模拟计算分析,得出系泊锚链张力、风机、塔筒和平台运动时程响应,探究系泊失效、风机停机和叶片变桨速率对浮式风机平台系泊结构动力响应的影响。结果表明：畸形波作用下浮式平台和系泊结构动力响应显著,系泊失效导致塔基剪力增加,平台纵荡和纵摇运动响应显著增大;风机停机会引起系泊锚链张力显著减小,转子推力、塔基剪力和叶尖挥舞位移响应逐渐衰减,平台纵荡、纵摇和横摇运动响应显著减小;随着叶片变桨速率增加,风机转子推力和塔基剪力波动幅值增大。 相似文献
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针对海洋环境中的半潜式平台多方面不确定性,基于半潜式平台结构整体强度分析方法,考虑多种波浪荷载作用的结构响应,采用非线性逐步垮塌分析方法,研究平台在不同控制工况下的极限承载力模型,建立相应的功能函数.根据结构体系可靠度理论和失效模式之间的关系,采用串联体系的可靠度计算方法.最后,对一座具体半潜式平台在100年重现期波浪荷载作用下进行了体系可靠性计算.计算结果表明平台整体可靠度水平由波浪引起的主要结构响应形式决定.通过计算,验证可靠度计算方法具有高效性和可行性,可以为大型深水浮式平台结构的设计、维护和评估提供理论依据. 相似文献
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浮式防波堤充分利用波能在水深方向的分布特性,在满足工程消浪要求的同时对海域水沙交换影响较小,且能够快速布置,在某些实际工程有一定应用前景。为了深入了解波浪作用下浮式防波堤的动力响应,基于OpenFOAM标准求解器olaFlow,在刚体运动求解计算中植入锚链求解模块MOODY(mooring cable dynamics),实现了基于重叠网格方法的浮体运动与锚链受力耦合求解,建立了锚链系泊浮式防波堤动力响应的二维数值模型。利用该数值模型对锚链系泊单方箱浮式防波堤在波浪作用下的透射系数、运动响应、锚链张力进行了模拟,并和相关试验结果进行了比较。结果表明,模型能够准确模拟二维波浪和浮式防波堤的相互作用,并用于三维模型的改进。 相似文献
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半潜式超大浮体连接器动力特性的一种时间序列分析方法 总被引：1，自引：2，他引：1
根据刚性模块弹性连接器 (RMFC)假设研究由 3个模块连接而成的半潜式超大浮体MobileOffshoreBase(MOB)的波浪载荷动力响应。模块和连接器动力响应根据时间序列法计算 ,这种方法包括海况模拟 ,波浪载荷计算和结构响应计算三个主要部分。通过对结构的适当简化 ,根据Airy波理论 ,Morrison公式以及流体中的结构运动方程、弹性连接器变形方程 ,计算求得MOB在不规则海况下的动力响应 ,并将其与相关文献中的结果进行比较 ,表明该方法有良好的精确性 相似文献
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以浮式半潜平台为研究对象，针对影响气隙结果的波浪非线性效应进行研究分析。通过分析平台气隙响应特性，确保平台在极端海况下的安全性。首先通过数值计算与模型试验，对一座浮式半潜平台在极端海况下的气隙响应进行计算与测量；进一步对平台附近18个典型位置的波面升高响应进行统计分析与概率分布拟合处理；最终求得反映各处波浪非线性强度的非线性因子∂值，并与OTG-13规范中的建议值对比讨论。结果发现∂的计算值与建议值并不完全一致，由于波浪受平台运动及平台结构扰动影响，平台下浮体附近处波浪非线性效应较强，计算值较建议值大，需要重点考虑分析。相应地，距离平台结构较远位置处的计算结果与建议值一致。 相似文献
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摘要：在海况环境下,进行船舶运动预测时。由于惯性传感器采集系统本身的电学特性,会产生偏移误差,严重影响一般预测方法的准确性。针对这一问题,在常规LSTM神经网络的基础上,设计改良了一种二元的LSTM网络架构。在船舶运动仿真平台上进行模拟船舶升沉运动实验,并通过惯性传感系统测量仿真平台实时积分位移进行计算验证。验证统计该网络预测结果峰差值均方差0.64%,均值均方差0.42%,峰值均方差0.57%,证实该网络较常规LSTM在船舶运动预测领域具有更好的针对性和适应性,更准确的还原预测实际的船舶运动轨迹。 相似文献
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The dynamic analysis of a deepwater floating structure is complex due to dynamic coupling between the platform and the moorings/risers. Furthermore, the system response at the incident wave frequency and at the resonant low frequency is coupled due to geometric and hydrodynamic nonlinearities. As such, it is generally held that a fully coupled time-domain analysis should be used for an accurate prediction of the dynamic response. However, in a recent work, it is found that for an ultra-deepwater floating system, a fully coupled frequency-domain analysis can provide highly accurate response predictions. One reason is the accuracy of the drag linearization procedure over the motions at two time scales, another is the minimal geometric nonlinearity of the moorings/risers in deepwater. In this paper, the frequency-domain approach is investigated for intermediate water depths, and it is found that the accuracy reduces substantially as geometric nonlinearity becomes important. Therefore, a novel hybrid approach is developed, in which the low-frequency motion is simulated in the time domain while the wave frequency motion is solved in the frequency domain at regular intervals. Coupling between the two analyses is effected by the fact that (i) the low-frequency motion affects the line geometry for the wave frequency motion, and (ii) the wave frequency motion affects the modeling of the drag forces, which damp the low-frequency motion. The method is found to be nearly as accurate as fully coupled time domain analysis even for a system with a preponderance of nonlinear and coupling effects, but requiring only one-tenth of the computational effort. 相似文献
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基于二元LSTM神经网络的船舶运动预测算法研究 总被引：1，自引：1，他引：0
在海况环境下,进行船舶运动预测时。由于惯性传感器采集系统本身的电学特性,会产生误差偏移,影响预测的准确性。针对这一问题,在常规长短期记忆网络（LSTM）的基础上,设计改良了一种二元的LSTM网络架构。在船舶运动仿真平台上进行模拟船舶升沉运动实验,并通过惯性传感系统测量仿真平台实时积分位移进行计算验证。验证统计该网络预测结果峰差值均方差0.64%,均值均方差0.42%,峰值均方差0.57%,证实该网络较常规LSTM在船舶运动预测领域具有更好的针对性和适应性,更准确的对船舶运动进行预测。 相似文献
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M. Söylemez 《Ocean Engineering》1996,23(5):423-445
This paper presents the derivation of a general method for calculating wave forces on the cylindrical members of offshore structures. By means of the proposed method one can calculate the wave loading on cylindrical members of fixed or floating offshore structures orientated randomly in waves. This method of calculating wave forces is based on the linear Airy wave theory. Calculation procedure of wave force components is presented in great detail on the basis of wave particle kinematic properties obtained from the linear Airy wave theory. In the procedure of calculating wave forces presented, definitions of the wave reference system for propagating wave, the structure reference system for the platform and the member reference system for the tubular members of the structure are first established, and then the calculation of wave forces is given in terms of its components, which are pressure, acceleration and velocity forces, including current forces. At the end of the paper, expressions of total heave, sway and surge forces and total roll, pitch and yaw moments acting on the platform are given as a sum of these forces acting on each member of the platform. The calculation procedure derived in this paper provides a very efficient means of calculating wave forces and moments during the time-domain simulations of a floating platform experiencing large amplitude motion in intact, progressive flooding and damaged conditions. Comparisons of the predictions with the measurements which will be presented elsewhere reveal that the calculation procedure developed can predict large amplitude oscillatory and steady motion characteristics of an intact and damaged platform in waves with an acceptable degree of accuracy. 相似文献
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In the present study, a novel method is proposed for the separation of the second-order sum- and difference-frequency wave forces—that is, quadratic transfer functions (QTFs)—on a floating body into three components due to wave–wave, wave–motion, and motion–motion action. By applying the new QTF components, the second-order wave forces on a floating body can be strictly computed in the time domain. In this work, the boundary value problems (BVPs) corresponding to the three kinds of QTF components were derived, and non-homogeneous boundary conditions on the free surface and the body surface were obtained. The second-order diffraction potentials were determined using the boundary integral equation method. In the solution procedure, the highly oscillatory and slowly converging integral on the free surface was evaluated in an accurate and effective manner. Furthermore, the application of the QTF components in the time domain was demonstrated. The second-order exciting forces in the time domain were divided into three parts. Each part of these forces was computed via a two-term Volterra series model based on the incident waves, the first-order motion response, and the QTF components. This method was applied to several numerical examples. The results demonstrated that this decomposition yields satisfactory results. 相似文献
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参考英国的Kincardine风机采用的新式的Semi-Spar概念,结合spar式基础和半潜式基础的特点,提出了一种新式海上浮式风机平台模型,并基于三维势流理论,利用AQWA软件进行水动力计算,验证新式平台可靠性。分析了在风、浪、流荷载联合作用下,锚链竖向夹角、系缆数量对风机浮式平台运动性能和系泊张力的影响,对系泊系统进行优化,并验证极端工况下的可靠性。结果证明风机平台水平运动和纵摇运动幅值较小,但垂荡幅值略大,而通过减小锚链竖向夹角可以控制平台运动响应幅值,增加系缆数量可以同时减小系泊张力大小。计算结果证明了新型Semi-Spar式海上风机平台可行性,为浮式风机平台及系泊系统的设计提供参考。 相似文献
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浮体运动是引起钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)动态响应和疲劳损伤的关键因素,目前研究SCR问题时,为简化计算往往仅考虑平台一阶运动,忽略二阶运动影响。而实际上不同浮体结构的二阶运动响应特征明显,拟以SCR服役张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)为例,探讨浮体二阶运动对SCR触地区动态响应的影响。建立考虑海床刚度退化的管土作用模型以改进现有的CABLE3D RSI程序,通过编写程序接口,将有限元分析得到的平台实际运动响应导入,研究平台不同运动作用下SCR触地区的位移、动力响应及疲劳分布情况。根据波流作用方向将TLP二阶慢漂运动分为近端和远端漂移两种工况,发现二阶运动下立管与海床的作用范围会增大,且触地区不仅发生高频小幅振荡运动,同时伴随低频大幅运动响应;平台远端漂移时,管内张力敏感程度高,而近端漂移时触地区的弯矩显著增大,都会不同程度提高触地区的疲劳损伤率。研究可为服役不同浮体的SCR响应预测与疲劳分析提供参考和借鉴。 相似文献
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海上浮式风力机受风、浪、流等外部载荷影响,运营期间经常处于偏航工况,给风力机基础运动响应和锚泊载荷带来重要影响.基于经典叶素动量理论及势流理论,建立海上浮式风力机水—气动力耦合分析模型,对在非定常风、不规则波浪联合作用下,风力机偏航时基础运动响应及锚泊载荷等进行分析.研究发现,额定风速工况下,风力机偏航对平台纵荡和纵摇运动影响较大,偏航30°时纵荡和纵摇平均值比偏航0°时分别下降20.68％和37.36％,垂荡运动响应受风力机偏航影响较小;锚泊载荷变化趋势与平台运动及锚链布置有关,平台纵荡对锚泊载荷影响较大,偏航30°时锚链#1有效张力平均值比偏航0°时下降12.98％. 相似文献