15165.深海trussspar平臺與月池內(nèi)流體的耦合運動及參數(shù)敏感性研究

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

2、按照一定的方式布置立管和其它重要鉆井設施，構(gòu)成Spar平臺的月池。根據(jù)實際使用要求，有時將月池設計為半開口形式，海水可以自由進入或者流出月池。若采用頂張緊立管，則月池內(nèi)海水的質(zhì)量與平臺主體質(zhì)量量級相當，月池內(nèi)流體對平臺主體運動的影響不可忽略。本文采用數(shù)值模擬和模型試驗的方法研究TrussSpar平臺與月池內(nèi)部流體的耦合運動。基于線性勢流理論推導了平臺的一階波浪力和水動力系數(shù)，利用經(jīng)典懸鏈線理論計算了平臺的系泊力，計算了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”運動方程，根據(jù)等效力學模型推導了月池內(nèi)流體“晃蕩”運動對平臺縱搖和縱蕩運動的作用力。建立了平臺縱蕩—垂蕩—縱搖和月池內(nèi)流體垂向運動耦合的動力學方程，計算了不同底部擋板形式時的系統(tǒng)響應，分析了底部擋板開口對平臺運動及月池內(nèi)流體運動的影響，進行了耦合參數(shù)對系統(tǒng)響應的敏感性分析。本文研究表明，考慮月池內(nèi)流體后平臺的附加質(zhì)量和阻尼增大，從而增大了平臺垂蕩和縱搖模態(tài)的固有周期。不同的底部

4、擋板開孔率，對應不同的垂蕩粘滯阻尼，本文研究中30%開孔率時平臺的垂蕩阻尼最大。當波浪周期接近平臺垂蕩固有周期時，月池流體對平臺主體垂蕩有抑制效應，且抑制程度與月池開孔面積有關，在實際中可設計月池底部擋板的最優(yōu)開孔面積來最大程度地減小平臺主體的垂蕩運動。較大開孔率時，平臺垂蕩RAO有兩個峰值，分別出現(xiàn)在月池流體垂向振動固有周期及平臺垂蕩固有周期附近，實際中采用半開口的月池時，應該考慮月池流體對平臺主體垂蕩運動的影響。參數(shù)敏感性分析表明，