水上軟剛臂系泊FPSO水動力響應(yīng)特性試驗研究.pdf

1、浮式生產(chǎn)儲卸油系統(tǒng)(FPSO)的諸多優(yōu)點使其成為目前海洋石油開發(fā)的主流設(shè)施。隨著我國近海淺水油氣田的開發(fā)，越來越多的FPSO及FLNG將系泊工作于淺水域。工程實踐表明軟剛臂的單點系泊方式在淺水域的海洋環(huán)境中應(yīng)用優(yōu)勢明顯，軟剛臂系泊FPSO在淺水中的水動力響應(yīng)特性研究也越來越受到學(xué)界的重視。
　　本論文基于物理模型試驗研究了淺水水上軟剛臂系泊FPSO的運動與系泊力響應(yīng)特性。通過靜水衰減試驗得到了各自由度運動的固有周期，結(jié)果發(fā)現(xiàn)縱蕩運

2、動具有明顯的低頻特性，并且其阻尼遠(yuǎn)小于垂向運動阻尼。通過水平剛度的物模試驗與數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)軟剛臂水平剛度對系泊塔高度、船體吃水與軟剛臂壓載艙重等參數(shù)十分敏感。在風(fēng)浪流聯(lián)合作用工況中，運用控制變量方法，對影響船體運動與系泊塔水平系泊力響應(yīng)的各種參數(shù)進(jìn)行了敏感分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水平系泊力響應(yīng)對系泊塔高度尤為敏感。進(jìn)一步地，討論了波浪的周期、非線性及低頻特性對系泊塔水平系泊力響應(yīng)的影響。
　　分別使用互相關(guān)函數(shù)法和快速傅立葉變換法，對波浪與

3、運動量的能量譜進(jìn)行了估計，并對淺水不規(guī)則波浪的特征進(jìn)行了分析。結(jié)合淺水波浪理論，研究了共線荷載聯(lián)合作用工況中各自由度運動響應(yīng)機理。通過時域分析得到了縱蕩共振運動的產(chǎn)生機理，通過相干分析得到了垂蕩與縱搖的運動響應(yīng)特性。進(jìn)一步地，對非共線荷載聯(lián)合作用工況中船體各自由度運動響應(yīng)特征作出總結(jié)。
　　對FPSO船觸底、甲板上浪及船艏碰撞軟剛臂壓載艙的極端運動響應(yīng)特性進(jìn)行分析。通過分析船底與海底最小間距對觸底安全性作出評價，總結(jié)了船艏與船尾的