畸形波作用下半潜式平台波浪爬升与气隙响应特性

半潜平台的波浪爬升与气隙响应是设计过程中的重要考量因素。为探究随机波浪场中畸形波对半潜平台波浪爬升及气隙响应的影响,将含畸形波的随机波浪试验与一般随机波浪试验结果进行了对比研究分析。对模型试验测得的运动以及监测点处的波浪爬升及气隙进行频谱分析以及极值统计分析。研究发现,纵荡和纵摇的极大值主要受畸形波的影响而显著增大,纵荡、垂荡以及纵摇响应谱几乎不受单个畸形波影响;波浪爬升与气隙的极大值受到畸形波的影响而增大,同时,畸形波对气隙响应谱造成极大影响,增强了波浪爬升与气隙响应的非线性性。

风浪流环境要素对半潜式平台气隙响应特性的影响研究

以三维势流理论为基础,针对风/浪/流联合作用下系泊半潜式平台的气隙响应特性开展研究,比较分析了波浪单独作用和风/浪/流联合作用对半潜式平台气隙响应特征的影响规律,探讨了风、浪、流等环境要素对半潜式平台气隙响应的贡献,同时开展了半潜式平台气隙响应对环境荷载方向的敏感性分析。结果表明:浪/风、浪/流作用下平台气隙值较波浪单独作用时有所减小,且海流的影响较风的影响更为显著;风/浪/流联合作用时,平台气隙值将进一步减小,出现负气隙的概率更大。对环境要素不同入射角度作用下的平台气隙响应进行对比,发现当荷载45度作用时平台气隙最小,情况最危险。

超深水半潜式生产平台气隙响应数值预报

运用Newman近似法和全QTF法对半潜式平台在极端波浪中的垂向运动响应进行数值计算,结合基于势流理论获得的波面升高,获得平台典型位置处的气隙与波浪爬升响应。通过与模型试验获得的平台垂向位移、波面升高以及气隙响应进行对比和标定,对其结果进行频谱分析和概率统计分析。研究发现:全QTF法相较于Newman近似法更加准确,在平台垂向运动的预报方面更具优势;波面非线性效应对平台气隙响应和波浪爬升具有明显影响,导致1阶理论显著低估波面升高响应,尤其是立柱附近尤为显著。

桁架式Spar平台气隙响应研究

气隙是深海Spar平台结构设计所需考虑的关键问题之一。Spar平台是浮式平台,在海洋环境荷载的作用下会发生运动,平台结构和波浪还会相互产生影响,因此在计算气隙时须考虑平台运动和波浪运动的耦合作用。利用数值计算方法对桁架式Spar平台气隙响应的影响因素进行了研究。平台垂荡值是影响气隙响应的主要因素;波浪运动对气隙的影响很大,而平台运动对气隙的影响较小。

半潜式平台的非线性气隙预报分析

为研究半潜式平台气隙响应的非线性特征,指导平台结构设计,对半潜式平台的气隙非线性响应的数值预报方法和特性进行研究。在采用非线性数值方法准确预报半潜式平台特定位置处垂向运动的基础上,提出一种气隙响应非线性成分估计方法,得到典型位置处的气隙和波浪爬升响应,并结合模型试验结果进行对比分析。研究表明,非线性效应对气隙和波浪爬升的极值有显著影响,线性分析结果明显低估了波面升高响应;计入非线性效应的波面升高响应估算结果有明显改善,气隙响应估算结果与试验结果吻合良好,对波浪爬升响应估算结果也有一定的改善效果,并能更准确地描述非线性波浪的时历和频谱特性。

基于深度学习的随船波浪测量技术研究

深海极端波浪环境为浮式海洋平台作业时最为关键的海洋动力环境之一。在其作用下,深海浮式平台的运动、气隙以及结构响应等均为近年来的研究热点。然而,在深海环境中,入射波浪环境往往通过X波段雷达进行测量,仅能获得波浪的短时统计值,极大限制了实海域浮动平台动力响应的研究。目前,尚无成熟的方法能够对海洋浮式平台所处海域的入射波时序进行实时测量。针对深远海半潜式平台的波浪时序随船测量问题,结合平台气隙响应与运动响应数据建立基于深层神经网络的波浪非线性解耦模型,准确估计辐射、绕射波浪以及其非线性成分对时序波浪场的影响。研究显示,基于深度神经网络的波浪时序测量技术可以实现从气隙响应到入射波信息的反推,利用该方法计算得到的波浪时序具有较高的精度。

对称与非对称起重拆解平台非线性效应对比

选取非对称式起重拆解平台作为研究对象,其区别于传统平台的主要特点是采用无横撑非对称的主船体结构并且立柱与上甲板连接处采用大圆弧结构。为验证这种新型平台波浪砰击等非线性效应的性能,使用ANSYS Workbench建立平台三维有限元模型,使用STAR CCM+软件对研究对象和传统平台进行水动力分析,研究2种不同形式对气隙及砰击响应的影响并通过数值模拟研究大弯角连接结构的特点。结果显示:由于目标平台立柱的不对称特性,负气隙位于船体一侧,砰击响应有别于传统的半潜式平台;大弯角连接结构可有效改善立柱与下甲板连接处应力集中问题。针对模拟试验结果可以有目的性地对易发生波浪砰击等波浪非线性现象的关键区域进行结构加强,确保恶劣工况条件下的平台安全性,对相关类型平台设计提供一定的参考。