内转塔系泊FPSO耦合动力分析论文.pdf

大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外, 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目: : 显!立熔日期:竺!兰年—丘月4-日大连理工大学硕士学位论文摘要内转塔系泊FPSO是一种浮式多体系统,系统中不仅存在内转塔与系泊缆索的耦合, 还存在内转塔与FPSO船体的耦合。FPSO纵荡、横荡及艏摇的固有频率很低,极易在二阶差频力的作用下诱发大幅运动;垂荡、横摇、纵摇的固有频率在波频范围内,易在波频力作用下发生共振。为获得较好的风向标效应,内转塔位置一般靠近艏部。本文研究目标是研究内转塔系泊FPSO在随机海况下运动及受力响应特点,并分析影响参数对其影响。本文基于OCIMF规范,计算船体风载荷和流载荷,采用三维势流理论计算作用在船体上的一阶和二阶波浪力。基于多体系统动力学理论建立内转塔与FPSO耦合动力模型和算法,采用集中质量模型建立内转塔与系缆耦合算法,编写Matlab程序并进行了算例验证。最终,基于aqwa软件对内转塔系泊FPSO进行耦合动力分析,并分析影响参数对其影响。研究发现:FPSO纵荡运动能量主要集中于低频区域;船体垂荡和纵摇运动能量主要集中于波频区域;系缆张力中低频成分和波频成分都很显著。波浪谱峰值周期和峰值因子的变化对FPSO低频和波频运动影响显著;当峰值周期与船体纵摇固有周期接近时会导致纵摇运动加剧,转塔位置越靠近艏部,系缆垂向运动越剧烈,进而导致系缆动张力增加;由满载向压载转变过程中,FPSO固有周期、系泊刚度、环境载荷发生变化, 导致纵荡标准差显著减小,进而导致系缆张力标准差显著减小;在非共线载荷作用下, 纵荡方向环境载荷减小,垂荡、纵摇方向环境载荷增加,进而导致纵荡运动标准差减小, 垂荡、纵摇标准差增大。本研究对于内转塔系泊FPSO系泊系统设计具有一定的指导意义。关键词:内转塔;FPS0;耦合;动力分析 Coupled Dynamic Analysis ofInnerTurretMoored FPSO Abstract The inner turretmoored FPSO is afloatingmulti-body system,existing notonlycoupling between inner turretandrmoring cables,but alsocoupling between innerturretand FPSO hull. Tllesurge,sway andyaw motion can ellsny reach tosubstantial amplitude due tosecond-0rder andpitch motion rmy resonant with first-order wave turret is generally positioned close tothebow inordertoobtain betterweathervane effect. Tl】etarget ofthispaper was toinvestigatemotion and force response of ainner turret moored FPSO inrandom sea ofinfluencing pararr】eters onmotion and force response was alsoconsidered. The wind and current】oad on the FPS0 hull were calculated based on 0CIMF specifications;the first-order andsecond order wave forces were calcuhted adopting three-dirnensionalpotential onthetheory putational dynamics of multi-body systems,thecouplingdynamic modelandalgorithm of turretand FPSO hullWas couplingalgorithm between inner turretand