混合模型試驗中截斷系泊纜動力特性差異研究.pdf

1、隨著深海油氣開發(fā)，越來越多的深海平臺將用于實際生產(chǎn)。而模型試驗仍然是深海平臺設計中重要的步驟之一。然而采用常規(guī)縮尺比，現(xiàn)有水池無法進行全水深模型試驗?；旌夏Ｐ驮囼炇墙鉀Q這一矛盾主要方法。混合模型試驗的關鍵是設計一套等效的截斷系泊系統(tǒng)。如何設計一套可以和全水深系泊系統(tǒng)靜動力特性一致的水深截斷系泊系統(tǒng)是截斷設計的最終目標。 目前主要采用基于靜力相似進行截斷系泊系統(tǒng)設計。根據(jù)經(jīng)驗得知：基于靜力相似所設計的截斷系泊纜在動力特性上和全水深

2、系泊纜存在明顯差異，進而導致系泊纜張力預報的誤差?；趧恿μ匦陨系牟町愌芯?，本文選取某座即將工作于中國南海的半潛平臺進行基于靜力相似截斷系泊系統(tǒng)設計，對截斷系泊纜，截斷系泊系統(tǒng)進行了一系列動態(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3000m。 本文主要工作包括以下幾個方面： 1.對模型水動力試驗的發(fā)展進行了介紹，同時對深海平臺模型試驗技術和混合模型試驗技術進行了闡述。 2.

3、對系泊纜靜力計算中懸鏈線方程進行了推導，簡要闡述了系泊纜動力計算模型和計算方法。 3.基于靜力相似準則對半潛平臺1500m水深系泊系統(tǒng)進行截斷優(yōu)化設計，截斷水深分別為1200m，900m，600m，分別給出了各截斷系泊系統(tǒng)的靜力特性曲線。 4.對各截斷水深和全水深耦合數(shù)值模型進行時域耦合計算。其中各水深耦合模型采用一致的水動力參數(shù)，實際上此過程相當于混合模型試驗中的數(shù)值外推過程。研究相同水動力參數(shù)下，截斷系泊系統(tǒng)和全水深

4、系泊系統(tǒng)之間運動預報以及系泊纜張力預報之間的差異，試圖證明基于靜力相似所設計的截斷系泊系統(tǒng)具有一定的預報能力，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，迎浪（No Current）和迎風，迎浪，迎流（With Current）兩種環(huán)境條件。 5.選取600m截斷系泊系統(tǒng)，對其進行全面的動力特性計算，并和全水深系泊系統(tǒng)進行比較，包括單根截斷系泊纜動力特性差異研究和截斷系

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行多個振幅，多個振蕩周期的規(guī)則運動以及不規(guī)則運動，運動包括水平和垂向兩個方向。截斷系泊系統(tǒng)同樣進行相同的頂端運動，只不過頂端為浮體-半潛平臺。動態(tài)差異研究比較項目包括錨泊阻尼，單位振幅動態(tài)張力，張力譜以及張力傳遞函數(shù)RAO等。比較過程中對各項對比項目的含義進行了解釋說明，其中重點闡述了錨泊阻尼的含義和計算方法，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