半潛式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能與參數(shù)敏感性分析.pdf

1、近年來，半潛式平臺(tái)在深海和超深海油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用越來越多。我國南海深水油氣田的勘探開發(fā)已經(jīng)拉開序幕，對(duì)于半潛式平臺(tái)等深海平臺(tái)的科學(xué)技術(shù)研究正在全國蓬勃開展。在半潛式平臺(tái)水動(dòng)力性能研究方面，除了常規(guī)水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)研究之外，還應(yīng)特別關(guān)注與平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)密切相關(guān)的特殊水動(dòng)力問題。 論文充分調(diào)研了國內(nèi)外半潛式平臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r及水動(dòng)力研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)。對(duì)半潛式平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行頻域和時(shí)域數(shù)值計(jì)算及模型試驗(yàn)研究，并對(duì)縱蕩、橫蕩、橫搖、縱搖和

2、垂蕩性能的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)分析。數(shù)值與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析表明：1）對(duì)于半潛式平臺(tái)這類由柱體組成的結(jié)構(gòu)物，應(yīng)用Newman近似方法預(yù)報(bào)水平方向低頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)可以得到令人滿意的結(jié)果，而進(jìn)行垂向運(yùn)動(dòng)數(shù)值預(yù)報(bào)時(shí)，忽略粘性力作用會(huì)使得低頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生偏差，需要結(jié)合Morison公式計(jì)及粘性力的作用；2）橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)固有頻率均低于波浪頻率，在波浪慢漂力作用下會(huì)出現(xiàn)顯著低頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，而且作業(yè)海況時(shí)低頻響應(yīng)遠(yuǎn)大于波頻響應(yīng)，生存海況時(shí)二者處于同一

3、量級(jí)；3）垂蕩運(yùn)動(dòng)是否出現(xiàn)低頻響應(yīng)則與所處海況聯(lián)系緊密，作業(yè)海況時(shí)低頻響應(yīng)與波頻響應(yīng)處于同一量級(jí)，生存海況時(shí)則沒有出現(xiàn)。低頻垂向運(yùn)動(dòng)的存在，將影響半潛式平臺(tái)氣隙性能和作業(yè)性能，需要特別關(guān)注。 半潛式平臺(tái)的水動(dòng)力性能往往受到平臺(tái)質(zhì)量特性和幾何參數(shù)的影響，如立柱的尺寸、間距、吃水以及浮箱的尺寸等。本文以雙下浮箱、四立柱、圓柱形橫撐半潛式平臺(tái)為原型，改變重心高度、立柱和浮箱中心線間距、橫撐形式、立柱和浮箱截面形式、吃水、垂蕩板尺寸及布

4、置深度、下浮箱形式等設(shè)計(jì)參數(shù)，選取目前工程界所關(guān)注的縱搖、橫搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)來評(píng)估參數(shù)改變對(duì)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能的影響。首先在頻域下得到修改參數(shù)后平臺(tái)的RAO，然后計(jì)算作業(yè)海況和生存海況下的響應(yīng)值，最后與原型平臺(tái)值進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：加大平臺(tái)吃水能改善平臺(tái)縱搖、橫搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)性能；添加垂蕩板能使得垂蕩方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步減小，但是添加過程中應(yīng)保持一定深度以避開波浪的影響；而采用翼型橫撐和環(huán)形浮箱都可能使平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)性能變差，因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注