Spar平台垂荡-纵摇耦合运动失稳机理

研究参数激励和强迫激励共同作用下Spar平台垂荡-纵摇耦合运动的失稳机理。考虑静稳性和排水体积的变化,推导平台的垂荡回复力和纵摇回复力矩表达式,建立规则波浪中平台垂荡-纵摇耦合的运动方程。以经典Spar平台为例,分析平台垂荡-纵摇耦合运动发生马休类型不稳定运动的条件以及平台运动失稳的形式,给出波高和波浪周期平面上平台因大幅运动失稳的参数域。结果表明,当波高相对较小时,波浪的临界周期接近于垂荡固有周期,平台失稳的形式为马休失稳;当波高相对较大时,波浪的临界周期远离垂荡固有周期,平台由于大幅摇摆运动而失稳。

Trussspar平台垂荡-纵摇耦合运动数值模拟研究

采用SESAM软件建立平台模型进行数值模拟,得出平台在规则波浪中附加质量系数、阻尼系数和波浪力,建立平台垂荡-纵摇耦合方程,采用龙格库塔法求解该非线性方程,借助于Matlab软件编制计算程序,建立了垂荡-纵摇运动的非线性耦合算法。针对Spar平台垂荡-纵摇耦合运动响应问题,与SESAM软件中的算法相比,本研究建立的垂荡-纵摇运动的非线性耦合算法更接近实际情况。

Spar平台垂荡-纵摇与月池内流体垂向振动的耦合运动研究

考虑半开口月池,研究桁架式Spar平台垂荡、纵摇、月池内流体垂向振动的耦合运动。建立了平台垂荡-纵摇-月池内流体垂向振动的耦合运动方程,推导了月池内流体对平台垂荡和纵摇运动产生的力和力矩。针对三种工况,即不考虑月池开口、月池开孔率为30%和70%,数值计算了耦合系统的运动响应,分析了月池内流体对平台垂荡和纵摇运动的影响,结果表明,月池内流体对平台主体垂荡有抑制作用,且抑制程度与月池开孔面积有关;对于70%的开孔率,平台垂荡响应RAO曲线在月池流体垂向振动固有周期附近出现高频峰值;70%开孔率时,月池内流体的运动远大于30%开孔率的情况;考虑月池开口后,平台的纵摇响应变化较小。最后,分析了耦合参数对平台及月池内流体运动的影响。

基于当前海浪谱的甲板上浪数值模拟

基于CFD方法建立三维黏性流数值波浪水池,采用边界条件造波法生成基于Wa Mo SⅡ实测的海浪环境,采用VOF方法捕捉自由面,通过求解刚体运动学方程模拟船舶的纵摇、垂荡和横摇三自由度耦合运动.在此基础上,实现了船舶在高海况下以不同浪向角航行时的甲板上浪数值模拟.通过数值计算,预报了DTMB5512船模不同浪向角下的甲板上浪频率,这与势流理论方法计算结果相符,验证了本文方法的可信度.