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1.
针对传统圆筒型FPSO垂荡运动剧烈的特点,提出一种带有垂荡抑制结构的圆筒型FPSO。采用1∶77.8的缩尺比制作模型,进行垂荡纵摇衰减试验,得到带有不同垂荡抑制结构模型的固有周期和无因次阻尼系数,进而选取最优的垂荡抑制结构型式。之后计算并对比传统圆筒型FPSO和新型圆筒型FPSO垂荡纵摇运动的固有周期和幅频响应函数。在此基础上,结合我国南海海洋环境条件,设计新型圆筒型FPSO的系泊系统,计算分析自存工况下的耦合动力响应,并与传统圆筒型FPSO进行对比。结果表明,文中提出的垂荡抑制结构可以有效增大系统垂荡纵摇运动的固有周期,改善运动性能,提高系泊的安全性。 相似文献
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针对圆筒型海上储油装置FPSO,研究其不同类型阻尼结构的阻尼性能,以便有效减小此类结构的垂荡运动。提出U型和倒U型两种不同的圆筒型FPSO阻尼结构型式,采用CFD方法模拟浮体的强迫运动,计算分析阻尼结构的阻尼特性,对比了传统垂荡板结构、U型阻尼结构、倒U型阻尼结构的阻尼性能,详细分析阻尼结构的不同参数包括高度、筒体间距、开孔情况等三个因素对于阻尼特性的影响,基于CFD方法,分析了不同阻尼结构阻尼形成的机理。计算分析表明,倒U型阻尼性能最好,U型和倒U型阻尼结构与筒体间距增大后阻尼增大,阻尼结构高度增加或开孔增加后阻尼降低。 相似文献
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针对1 000 m水深作业的新型圆筒型浮式生产储卸油系统（FPSO），选择多点系泊FPSO和穿梭油轮串靠外输方案，分析串靠方案在中国南海的可行性。FPSO和穿梭油轮作业时两者之间相互影响的研究较为重要，通过ANSYS-AQWA建立水动力耦合分析模型，基于多浮体水动力学方法进行时域耦合仿真模拟。在FPSO作业海况下，分析了串靠外输时系泊锚链及系泊大缆的张力特性和两浮体的运动响应，对大缆的长度和刚度参数变化进行了分析。结果表明：串靠外输方案满足新型圆筒型FPSO的作业环境。随着系泊大缆长度增加，其张力最值逐渐减小，FPSO和穿梭油轮的最小间距逐渐增大。两浮体最小距离稳定在83 m左右。随着系泊大缆刚度增加，其张力最值增大，相比于大缆长度，大缆刚度对耦合系统的影响较弱。 相似文献
4.
概念性地设计了一种新型半潜式海上风力机基础,确定了结构的型式和尺寸,对风浪联合作用下不同工况的风力机基础稳性进行了校核.考虑黏性阻尼和二阶波浪力的作用,计算分析了风力机基础的水动力系数、幅频运动以及动力响应特性.结果表明,经过改进的新型风力机基础具有良好的稳性和水动力性能,特别是在垂荡性能上有大幅的提升.波浪入射角度对垂荡的影响不大,但对其他自由度RAOs影响较大.垂荡、横摇和纵摇RAOs均存在一个主峰值和次峰值,但峰值周期均远离波能集中区.此外还发现,不同工况下风浪入射角对风机系统的动力响应和系泊力均有较大影响,相对于工作工况,极端工况下所受风荷载较小,但是系泊力更大. 相似文献
5.
以三浮筒(Tri-floater)型半潜式风机系统为对象,采用时域方法,考虑垂荡板的黏性阻尼效应,研究系泊缆直径、长度、预张力和布置方式等参数对其在风浪流中动力响应特性的影响规律,提出了一种系泊参数优化方法。在此基础上,根据东海和南海三个不同水深区域百年一遇海洋环境条件,通过调整Tri-floater型浮式基础的吃水和垂荡板等参数,有效地提高了其运动响应周期,减小了其运动响应幅值。同时,根据风机浮式基础运动幅值的设计规范要求,针对三个不同水深区域特点,设计了Tri-floater型浮式基础的系泊系统。计算结果表明,改进后的Tri-floater型半潜式风机系统能满足百年一遇极端环境下的作业要求,适合于东海和南海海洋环境下海上风能资源的开发。 相似文献
6.
基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。 相似文献
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随机波浪下Truss Spar平台垂荡运动时域分析 总被引：4，自引：2，他引：2
研究Truss Spar平台在随机波浪下的垂荡运动特性。采用ITTC双参数谱,考虑绕射作用,数值计算了平台所受的随机波浪力。利用已有的水动力试验和数值模拟结果及Morison方程,估计了Truss Spar平台垂荡方向的附加质量和粘滞阻尼大小。考虑非线性阻尼和瞬时波面的影响,运用Runge-Kutta数值迭代算法,比较了不同随机波浪参数对平台运动响应的影响,特别是波浪特征周期接近垂荡固有周期时。结果表明,当波浪特征周期接近平台垂荡固有周期时,平台产生大幅垂荡运动,频域的运动分析结果比时域结果偏小。 相似文献
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Truss Spar平台垂荡响应频域分析 总被引：10，自引：0，他引：10
利用已有水动力试验和数值模拟结果及Morison方程,简化估计了Truss Spar平台垂荡方向水动力贡献,快速有效地预报了平台极端海况下的垂荡响应.在频域内分别采用数值迭代计算和粘滞阻尼线性化方法得到了平台在不同数量垂荡板配置下的垂荡响应幅值算子.在墨西哥湾、西非和中国南海等3种不同地区极端海况以及墨西哥湾工作状态海况下计算了平台的响应极值,分析发现平台波频垂荡响应对入射波浪周期非常敏感.采用JONSWAP波能谱得到了Truss Spar平台垂荡响应谱.通过比较和参数分析,验证了平台在设计上的合理性与实际海况下良好的垂荡运动性能. 相似文献
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新型多功能干树储油半潜平台研发 总被引：1，自引：1，他引：0
针对凝析油气田开发了一型适应我国南海环境条件的深水多功能干树半潜平台,平台运动性能优良,可实现干树开采、回接水下井口、油气生产处理、凝析油存储、钻修井等功能。平台由上部组块、主船体、细长柔性连接结构、垂荡板、顶张紧式立管(TTR立管)系统、系泊系统构成,结构特点为采用细长柔性连接结构连接主船体与箱型垂荡板。垂荡板采用箱型结构,承受作业吃水压力,可实现平台与箱型垂荡板的整体拖航,平台安装简易,细长柔性连接结构可在位维修或更换。平台立柱内设置储油舱存储天然气凝析油,解决凝析油存储外输问题。平台采用成熟系统系统集成,运动性能优良,海上施工风险可控,未来有望成为一种新的深水油气田开发平台型式。 相似文献
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首先介绍全球海域圆筒形装置的工程应用案例,对比圆筒形FPSO相对常规船形的优势,然后以原油储量、工艺模块甲板面积、耐波性、稳性、系泊系统、排水量等控制参数为目标,研究圆筒形FPSO主尺度选取依据,分舱原则。重点研究圆筒形装置的阻尼板结构,此为抑制运动响应的关键结构,通过模型试验方法分析对比了水平阻尼板、不同角度锥形阻尼板的特性。最后研究圆筒形装置运动性能分析方法,介绍二阶响应数值预报方法,研究垂荡和横摇运动的耦合效应,分析波频和低频运动响应,通过模型试验进行了验证,从而指导圆筒形装置设计。 相似文献
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Effect of mooring-line stiffness on the performance of a dual coaxial-cylinder Wave-Energy Converter
A point-absorber-type Wave-Energy Converter (WEC) consisting of a floating vertical inner cylinder and an annular outer cylinder that slides along the inner one is considered. The two cylinders heave differently under wave excitation, and wave energy can be harnessed from the relative heave motion between the two cylinders using a Permanent Magnet Linear Generator (PMLG) as the Power Take-Off unit. A mooring cable is attached to the bottom of the inner cylinder. This paper aims to examine the effect of the stiffness of the mooring cable on the performance of the coaxial-cylinder WEC system. The two limiting cases of no mooring cable (freely floating inner and outer cylinders) and an infinitely stiff mooring cable (fixed inner cylinder) were also considered. To perform the analysis, hydrodynamic and interference coefficients of the two heaving cylinders were computed semi-analytically using the method of matched eigenfunction expansions. Experimentally determined viscous corrections on damping were also included in the model in order to have more realistic predictions. The performance of the system in terms of motion responses and capture width were predicted and discussed for both regular and irregular waves. The results of the analysis indicate that both the freely floating design and the design with rigidly moored inner cylinder are viable. The two limiting cases show similar optimal performances, albeit with very different optimal generator damping. However, an ill-chosen mooring-cable stiffness may cause the inner and the outer cylinders to have the same resonance frequency, eliminating the relative heave motion and leading to almost no energy extraction. This situation needs to be avoided when designing the mooring system for a coaxial-cylinder WEC. 相似文献
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以新型激光雷达浮标系统为研究对象,基于ANSYS/AQWA开展了激光雷达浮标系统运动响应特性数值研究,研究了浮标吃水深度、形状参数对于激光雷达浮标运动响应的影响规律,分析了附加质量、辐射阻尼、运动响应RAO及一阶、二阶波浪力等水动力参数。采用时域分析方法对不同风浪流荷载入射角度下的激光雷达浮标锚泊系统张力特性进行了计算分析。研究结果表明:随着浮标吃水深度的增加,浮标纵荡方向响应无明显变化,垂荡响应显著增大;随着浮标底部圆台直径的增大,浮标纵荡方向响应变化较小,而圆柱形浮标垂荡运动响应显著大于圆台形浮标;当浮标系泊锚链发生松弛—张紧状态变化时易出现极端张力,且极端张力出现的幅值和频率随有效波高的增大和谱峰周期的减小而增大。 相似文献
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Hull/mooring/riser coupled dynamic analysis and sensitivity study of a tanker-based FPSO 总被引：2，自引：0，他引：2
A computer program is developed for hull/mooring/riser coupled dynamic analysis of a tanker-based turret-moored FPSO (Floating Production Storage and Offloading) in waves, winds, and currents. In this computer program, the floating body is modeled as a rigid body with six degrees of freedom. The first- and second-order wave forces, added mass, and radiation damping at various yaw angles are calculated from the second-order diffraction/radiation panel program WAMIT. The wind and current forces for various yaw angles of FPSO are modeled following the empirical method suggested by OCIMF (Oil Company International Marine Forum).
The mooring/riser dynamics are modeled using a rod theory and finite element method (FEM), with the governing equations described in a generalized coordinate system. The dynamics of hull, mooring lines, and risers are solved simultaneously at each time step in a combined matrix for the specified connection condition. For illustration, semi-taut chain-steel wire-chain mooring lines and steel catenary risers are employed and their effects on global FPSO hull motions are investigated. To better understand the physics related to the motion characteristics of a turret-moored FPSO, the role of various hydrodynamic contributions is analyzed and assessed including the effects of hull and mooring/riser viscous damping, second-order difference-frequency wave-force quadratic transfer functions, and yaw-angle dependent wave forces and hydrodynamic coefficients. To see the effects of hull and mooring/riser coupling and mooring/riser damping more clearly, the case with no drag forces on those slender members is also investigated. The numerical results are compared with MARIN's wave basin experiments. 相似文献
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基于我国南海海域环境条件,对一座深水圆筒型钻井平台设计一套张紧式系泊定位系统,利用SESAM软件对平台运动响应和缆索张力进行分析计算,得到主要运动响应为纵荡、纵摇和垂荡。分别考虑0°和180°的环境载荷方向,对比得到0°方向的缆索张力更大,且6号和7号缆承受了主要的环境力。分析了平台运动的影响因素,认为缆索夹角设定为35°时较优,适度增大系泊缆初始长度和减小两端锚链长度可较为有效地降低系泊缆受力,系泊缆总根数保持12时（4根×3组）为最优方案。根据分析结果对初始系泊方案进行了优化,在风暴工况下系泊缆最大受力减小了约14.8%。钻井作业工况和一根系泊缆破断工况下,系泊缆受力和平台位移均能满足规范要求。 相似文献
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旁靠带缆作业是实现海上补给、模块吊运、原油外输等运转的常用方式,针对浮式平台与两艘供应船以旁靠方式作业涉及的关键特征进行水池模型试验研究,阐述了旁靠带缆系统和护舷设备的属性和需遵循的规范衡准,深入分析旁靠系缆的张力、护舷的挤压力、船体之间的相对运动特征随有效波高和波浪入射角度等环境参数的变化规律,确定了适用于多船旁靠作业的海况条件。研究表明:波浪能量随有效波高的增大呈现非线性增大趋势,是影响旁靠作业窗口期的主要外部因素,而波浪入射角度对旁靠作业的影响程度与海况有较大关系;三船在纵荡、横荡以及艏摇方向具有明显的跟随性特点,运动响应的幅值和相位比较接近,浮式平台与供应船之间的相对运动较小,完全可满足作业要求。垂荡、横摇以及纵摇这三个波频方向,各船的运动并不同步,相对运动大,是影响多船旁靠作业窗口期的主要因素;有效波高为2.5 m的海况条件可满足多船旁靠要求。相关结论为实际的工程操作提供参考。 相似文献
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Mooring tension and motion characteristics of a submerged fish reef with net in waves and currents using numerical analysis 总被引：2，自引：0，他引：2
A numerical model was used to analyze the motion response and mooring tension of a submerged fish reef system. The system included a net attached to a rigid structure suspended up from the bottom with a single, high tension mooring by fixed flotation. The analysis was performed by using a Morison equation type finite element model configured with truss elements. Input forcing parameters into the model consisted of both regular and irregular waves, with and without a steady current. Heave, surge and pitch dynamic calculations of the reef structure were made. Tension response results of the attached mooring line were also computed. Results were analyzed in both the time and frequency domain in which appropriate, linear transfer functions were calculated. The influence of the current was more evident in the tension and heave motion response data. This is most likely the result of the large buoyancy characteristics of the reef structure and the length of the mooring cable. Maximum mooring component tension was found to be 13.9 kN and occurred when the reef was subjected to irregular waves with a co-linear current of 1.0 m/s velocity. The results also showed that the system had little damping (in heave) with damped natural periods of 2.8 s. This combination of system characteristics promotes a possible resonating situation in typical open sea conditions with similar wave periods. 相似文献