混合模型試驗(yàn)中截?cái)嘞挡蠢|動力特性差異研究.pdf

1、隨著深海油氣開發(fā)，越來越多的深海平臺將用于實(shí)際生產(chǎn)。而模型試驗(yàn)仍然是深海平臺設(shè)計(jì)中重要的步驟之一。然而采用常規(guī)縮尺比，現(xiàn)有水池?zé)o法進(jìn)行全水深模型試驗(yàn)?；旌夏Ｐ驮囼?yàn)是解決這一矛盾主要方法?；旌夏Ｐ驮囼?yàn)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一套等效的截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)。如何設(shè)計(jì)一套可以和全水深系泊系統(tǒng)靜動力特性一致的水深截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)是截?cái)嘣O(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。 目前主要采用基于靜力相似進(jìn)行截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得知：基于靜力相似所設(shè)計(jì)的截?cái)嘞挡蠢|在動力特性上和全水深

2、系泊纜存在明顯差異，進(jìn)而導(dǎo)致系泊纜張力預(yù)報(bào)的誤差。基于動力特性上的差異研究，本文選取某座即將工作于中國南海的半潛平臺進(jìn)行基于靜力相似截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)，對截?cái)嘞挡蠢|，截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)進(jìn)行了一系列動態(tài)差異研究。此座半潛平臺錨泊最大工作水深1500m，采用動力定位工作最大水深可達(dá)3000m。 本文主要工作包括以下幾個方面： 1.對模型水動力試驗(yàn)的發(fā)展進(jìn)行了介紹，同時(shí)對深海平臺模型試驗(yàn)技術(shù)和混合模型試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了闡述。 2.

3、對系泊纜靜力計(jì)算中懸鏈線方程進(jìn)行了推導(dǎo)，簡要闡述了系泊纜動力計(jì)算模型和計(jì)算方法。 3.基于靜力相似準(zhǔn)則對半潛平臺1500m水深系泊系統(tǒng)進(jìn)行截?cái)鄡?yōu)化設(shè)計(jì)，截?cái)嗨罘謩e為1200m，900m，600m，分別給出了各截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)的靜力特性曲線。 4.對各截?cái)嗨詈腿铖詈蠑?shù)值模型進(jìn)行時(shí)域耦合計(jì)算。其中各水深耦合模型采用一致的水動力參數(shù)，實(shí)際上此過程相當(dāng)于混合模型試驗(yàn)中的數(shù)值外推過程。研究相同水動力參數(shù)下，截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)和全水深

4、系泊系統(tǒng)之間運(yùn)動預(yù)報(bào)以及系泊纜張力預(yù)報(bào)之間的差異，試圖證明基于靜力相似所設(shè)計(jì)的截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)具有一定的預(yù)報(bào)能力，但是在系泊纜動力特性上仍然無法完全滿足全水深動力特性。環(huán)境條件選擇南海十年一遇的海洋條件，分別選擇迎風(fēng)，迎浪（No Current）和迎風(fēng)，迎浪，迎流（With Current）兩種環(huán)境條件。 5.選取600m截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)，對其進(jìn)行全面的動力特性計(jì)算，并和全水深系泊系統(tǒng)進(jìn)行比較，包括單根截?cái)嘞挡蠢|動力特性差異研究和截?cái)嘞?/p>

5、泊系統(tǒng)動力特性差異研究。其中系泊纜動力特性研究中，分別使系泊纜頂端進(jìn)行多個振幅，多個振蕩周期的規(guī)則運(yùn)動以及不規(guī)則運(yùn)動，運(yùn)動包括水平和垂向兩個方向。截?cái)嘞挡聪到y(tǒng)同樣進(jìn)行相同的頂端運(yùn)動，只不過頂端為浮體-半潛平臺。動態(tài)差異研究比較項(xiàng)目包括錨泊阻尼，單位振幅動態(tài)張力，張力譜以及張力傳遞函數(shù)RAO等。比較過程中對各項(xiàng)對比項(xiàng)目的含義進(jìn)行了解釋說明，其中重點(diǎn)闡述了錨泊阻尼的含義和計(jì)算方法，并得出了錨泊阻尼和頂端振蕩周期，振蕩振幅，拖曳力系數(shù)選取，軸