波流共同作用下Spar平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析.pdf

1、Spar平臺(tái)是當(dāng)前深海油氣開發(fā)的重點(diǎn)研究課題之一，但是目前利用通用有限元軟件來(lái)建模分析Spar平臺(tái)的工作還比較少見(jiàn)。本文以Spar平臺(tái)為研究對(duì)象，利用ANSYS有限元軟件對(duì)其進(jìn)行了靜態(tài)分析及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析。具體工作如下： 1.系統(tǒng)介紹了Spar平臺(tái)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，對(duì)各代Spar平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展前景進(jìn)行了總結(jié)。 2.根據(jù)Williams和Demirbilek提出的用改進(jìn)平面波法求解浮動(dòng)圓柱波浪載荷的基本

2、理論，以相關(guān)平臺(tái)為模型，編制Fortran程序計(jì)算了作用在Spar平臺(tái)上的一階線性波浪力，并與已有相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行了比較，符合良好。同時(shí)還討論了求解波浪力時(shí)截?cái)嚯A數(shù)對(duì)結(jié)果精度的影響，表明求解階數(shù)在20階左右時(shí)，截?cái)嗾`差在0.004％以內(nèi)。 3.建立了Spar平臺(tái)主體和系泊系統(tǒng)耦合的ANSYS有限元模型，在靜力狀態(tài)下計(jì)算系泊系統(tǒng)內(nèi)力，并討論了不同系泊角度下系泊索張力的變化以及不同方向上的系泊系統(tǒng)剛度。計(jì)算結(jié)果表明，Spar平臺(tái)在水

3、平方向的回復(fù)剛度沿程增加，所建模型合理反映了Spar平臺(tái)主體和系泊系統(tǒng)耦合特性。 4、建立了波流共同作用下Spar平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型。以我國(guó)南海相關(guān)海況作為波浪及海流載荷條件模擬了Spar平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)在一階線性波浪力和恒定海流共同作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，討論了不同夾角波浪和潮流作用下Spar平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特性。結(jié)果表明，在一階線性波浪力和海流共同作用下，平臺(tái)主要沿海流方向漂移，沿波浪方向振動(dòng)；分析Spar平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，需要考慮水體拖曳