15165.深海trussspar平臺(tái)與月池內(nèi)流體的耦合運(yùn)動(dòng)及參數(shù)敏感性研究

1、深海深海TrussTrussSparSpar平臺(tái)平臺(tái)與月池月池內(nèi)流體流體的耦合的耦合運(yùn)動(dòng)及參數(shù)敏感性參數(shù)敏感性研究研究ResearchonCoupledMotionParametricSensitivitybetweenTrussSparPlatfmMoonpoolWaterinDeepSea學(xué)科專業(yè)：船舶與海洋工程研究生：張永恒指導(dǎo)教師：劉利琴副教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一四年十一月摘要Spar平臺(tái)的中央井自下而上貫穿整個(gè)主體，其內(nèi)

2、按照一定的方式布置立管和其它重要鉆井設(shè)施，構(gòu)成Spar平臺(tái)的月池。根據(jù)實(shí)際使用要求，有時(shí)將月池設(shè)計(jì)為半開口形式，海水可以自由進(jìn)入或者流出月池。若采用頂張緊立管，則月池內(nèi)海水的質(zhì)量與平臺(tái)主體質(zhì)量量級(jí)相當(dāng)，月池內(nèi)流體對(duì)平臺(tái)主體運(yùn)動(dòng)的影響不可忽略。本文采用數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)的方法研究TrussSpar平臺(tái)與月池內(nèi)部流體的耦合運(yùn)動(dòng)?；诰€性勢(shì)流理論推導(dǎo)了平臺(tái)的一階波浪力和水動(dòng)力系數(shù)，利用經(jīng)典懸鏈線理論計(jì)算了平臺(tái)的系泊力，計(jì)算了TTR立管的垂向剛

3、度。根據(jù)月池底部擋板的壓力平衡方程建立了月池內(nèi)流體的“活塞”運(yùn)動(dòng)方程，根據(jù)等效力學(xué)模型推導(dǎo)了月池內(nèi)流體“晃蕩”運(yùn)動(dòng)對(duì)平臺(tái)縱搖和縱蕩運(yùn)動(dòng)的作用力。建立了平臺(tái)縱蕩—垂蕩—縱搖和月池內(nèi)流體垂向運(yùn)動(dòng)耦合的動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算了不同底部擋板形式時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)，分析了底部擋板開口對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)及月池內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的影響，進(jìn)行了耦合參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的敏感性分析。本文研究表明，考慮月池內(nèi)流體后平臺(tái)的附加質(zhì)量和阻尼增大，從而增大了平臺(tái)垂蕩和縱搖模態(tài)的固有周期。不同的底部

4、擋板開孔率，對(duì)應(yīng)不同的垂蕩粘滯阻尼，本文研究中30%開孔率時(shí)平臺(tái)的垂蕩阻尼最大。當(dāng)波浪周期接近平臺(tái)垂蕩固有周期時(shí)，月池流體對(duì)平臺(tái)主體垂蕩有抑制效應(yīng)，且抑制程度與月池開孔面積有關(guān)，在實(shí)際中可設(shè)計(jì)月池底部擋板的最優(yōu)開孔面積來最大程度地減小平臺(tái)主體的垂蕩運(yùn)動(dòng)。較大開孔率時(shí)，平臺(tái)垂蕩RAO有兩個(gè)峰值，分別出現(xiàn)在月池流體垂向振動(dòng)固有周期及平臺(tái)垂蕩固有周期附近，實(shí)際中采用半開口的月池時(shí)，應(yīng)該考慮月池流體對(duì)平臺(tái)主體垂蕩運(yùn)動(dòng)的影響。參數(shù)敏感性分析表明，