深海Truss Spar平臺水動力性能分析及系泊系統(tǒng)動力特性研究.pdf

1、進入21世紀(jì)，社會發(fā)展日益迅速，能源需求更加突出。隨著陸地上資源能源的逐步枯竭，海洋中的資源與能源已經(jīng)進入到人們的視野。人類對海洋資源能源的開發(fā)日益增加，其中就包括對海洋油氣資源的勘探與開發(fā)。改革開放30多年來，我國的經(jīng)濟發(fā)展取得了令世界矚目的成就，高新產(chǎn)業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)也隨之迅速發(fā)展，我們對于能源和資源的需求也日益增加。為了滿足日益增長的能源需求，很多海洋采油平臺應(yīng)運而生。在深海油氣開采及生產(chǎn)過程中，開采深度一般為500m到3000m，因

2、此就需要相應(yīng)的深海油氣平臺，Spar平臺就是其中一種。因此，對Spar平臺在復(fù)雜的風(fēng)浪流海洋環(huán)境下的研究將顯得至關(guān)重要。
　　本文的研究工作主要以一座在墨西哥灣服役的Truss Spar平臺進行展開，海洋環(huán)境參數(shù)采用南海“荔灣3-1”區(qū)域的海況條件，分別采用理論分析和數(shù)值模擬的方法在頻域和時域范圍內(nèi)對Spar平臺的水動力性能以及系泊系統(tǒng)動力特性進行分析研究。
　　在深海環(huán)境條件下，風(fēng)浪流的作用極為復(fù)雜，深海油氣設(shè)備在這樣的環(huán)

3、境下承受的載荷也很復(fù)雜，對海洋平臺及其系泊系統(tǒng)會產(chǎn)生很大的影響。本文首先從Spar平臺的發(fā)展歷程、總體性能及結(jié)構(gòu)特點等方面簡單介紹了Spar平臺的一些特性和研究現(xiàn)狀。通過Ansys軟件建立Truss Spar平臺的三維實體模型，基于三維勢流理論，將平臺的模型參數(shù)導(dǎo)入到 AQWA-LINE模塊中，定義重心位置和慣性矩半徑，從而獲得了平臺在不同頻率下的附加質(zhì)量、附加阻尼和運動響應(yīng)幅值算子（RAO）等水動力信息。通過分析得出，本文研究的Spa

4、r平臺在特殊海況下運動響應(yīng)良好，得到的頻域響應(yīng)結(jié)果響應(yīng)正常。因此，可以將得出的結(jié)果應(yīng)用于下一步的分析計算。
　　環(huán)境參數(shù)采用百年一遇的極端海況，綜合考慮海風(fēng)、海浪、海流的共同影響，再將Spar平臺與系泊系統(tǒng)作為一個相互耦合的系統(tǒng)，在時域范圍內(nèi)進行耦合分析，進而得到平臺的運動響應(yīng)和系纜的受力情況?；贏QWA軟件中的NAUT模塊，通過計算可得，Spar平臺在百年一遇極端海況下的運動響應(yīng)與系纜張力均能達到要求。
　　通過分析數(shù)值