深海单柱式平台及其系泊系统的截断水深模型试验

阐述了由水平截断引起的水深截断系泊系统的水平回复力特性难于在所有方向上与全水深保持一致的问题,提出了垂向截断因子γV、水平截断因子γH的概念,分析了水深截断系泊系统等效设计的难点.针对一工作在1.5 km水深的新型单柱式(Spar)平台,介绍了水深截断系泊系统设计流程,给出适合Spar平台特点的等效设计原则,提出了采用特殊装置延长张紧式系泊缆水平跨距的方法,解决了深海Spar平台及其系泊系统在现有水池进行截断水深模型试验的问题.

深海几何形单柱式平台的运动分析

基于三维源法和Pinkster近场法分析了几何形单柱式平台(Geometric Spar)的运动特性,计算了其在不同频率下的水动力系数、一阶波浪干扰力(力矩)和二阶波浪慢漂力(力矩)以及一阶运动响应,平台上加装的垂荡板根据Morison公式计算.将理论得到的纵荡、垂荡和纵摇运动的一阶运动响应函数、运动谱以及统计值与相应的试验结果进行了比较,试验中浪向角180°,波浪采用西非的极限波浪.结果表明:理论值与试验结果符合较好;几何形单柱式平台纵摇运动的低频分量不可忽略;平台八角形的截面形状加上垂荡板使得这种柱型平台在深海开采中具有一定的优势.

可移动自升式单柱平台的初步设计

叙述了轻型平台在我国边际油田开发中的必要性 ,提出了适合我国边际油田的一种井口平台———可移动自升式单柱平台 ,并对该平台的拖航和作业性能进行了研究。为进一步的研究和设计提供了一定的依据。

二阶波浪力作用下漂浮式风力机Spar平台的动态响应分析

平台结构的稳定性是海上漂浮式风力机安全运行的基本保障。本文建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5 MW漂浮式风力机整机模型,采用辐射绕射理论结合二阶传递函数(QTF)的方法,借助ANSYS/AQWA分析二阶波浪力对Spar平台动态响应的影响。并从频域角度对比一阶、二阶波浪力对平台的作用,从时域角度分析风、流和二阶波浪力联合作用引起的慢漂响应和一阶波浪力引起的波频响应。结果表明:同一自由度方向的差频QTF与和频QTF的变化趋势大体一致;平台所受二阶波浪力较一阶波浪力小一个数量级;二阶波浪力对不同自由度的动态响应影响不同;时域动态响应由波频响应和慢漂响应组成,其中波频响应是均值为零的往复运动,慢漂响应是长周期的漂移运动。

面向深远海的新型海上风力机浮式平台水动力性能研究

针对目前海上风机浮式平台现阶段技术瓶颈问题,结合经典半潜式平台与单柱式平台的结构特点,提出面向深远海的新型海上风力机漂浮式平台设计方法,设计了一种具有倾斜侧柱的全潜式浮式风机平台。基于NREL 5MW风力机上部机型参数,对提出的新型浮式平台进行参数优化设计。在此基础上,基于考虑结构全耦合效应的一体化数值计算方法,进行了考虑风剪切、波浪、海流的海上浮式风机水动力响应研究,对比分析了新型浮式风机、半潜式风机与单柱式风机在不同波浪入射角以及波浪频率下的水动力性能。结果表明:基于海上风力机漂浮式平台设计流程可设计出水动力性能优秀的海上浮式平台,新型浮式平台相较于半潜式平台能够明显降低垂荡峰值与其对应波浪频率,降低发生垂荡共振的可能性。此外,不同浮式平台方案的共性结论表明风机运行中应尽量保证波浪正向流入,对于避免侧向产生过大波浪力有利。

经典式Spar平台涡激运动与驰振特性的对比试验

为研究经典式Spar平台的涡激运动和驰振特性,开展了平台在系泊状态下的水池模型试验,分析不同流速作用下Spar平台的横荡运动特性,并通过对比仅流、仅波浪与波流耦合工况试验结果,分析波流耦合作用对Spar平台涡激运动和驰振运动性能的影响.结果表明:高折合速度的海流使得Spar平台发生驰振运动,相比涡激运动,其振荡周期更长、振幅更大,且具有随机性.波流耦合作用不会改变Spar平台流致运动的具体模式,但是显著影响流致运动的幅值.

深海平台技术的研究现状与发展趋势

对深海平台的研究现状和发展趋势作了介绍,并就加强对深海平台技术的研究提出了建议,以期能为我国今后深海油气资源的开发提供先进有效的工程装备和工程技术。