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半潜式平台撑杆结构波浪载荷计算方法研究.doc


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半潜式平台撑杆结构波浪载荷计算方法研究.doc:..半潜式平台撑杆结构波浪载荷计算方法研究李辉,任慧龙,吴东伟,张健(哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨市150001)摘要:考虑平台与波浪的相对运动,对适用于空间倾斜构件的Morison公式进行了线性化处理。将依据该公式算得的Morison力计入基于二维势流理论建立的平台整体运动方程中,采用迭代法进行求解。对一艘半潜式平台的计算结果表明,平台撑杆所遭受的Morison力对平台整体运动的影响较小。关键词:半潜式平台;撑杆;Morison公式;线性化随着全球经济的发展,人类对油气资源的需求与日俱增。陆地上资源的日益枯竭,人们逐渐把目光投向了海洋,并正在向深海区域发展。半潜式平台因其自身明显的优势逐渐成为海洋油气资源开发最主要的工具之一。山于半潜式平台的工作环境一般比较恶劣,发生事故的町能性较大,因而在设计阶段就要对其结构进行合理的强度评估,以保证其结构的安全性。而准确的预报平台在使用期间可能遭受的波浪载荷是强度评估正确进行的关键。对于海洋平台波浪载荷的计算,--般可采用两种方法⑴。一种是采用适用于大尺度构件的基于势流理论的波浪载荷计算方法,另一种是采用基于经验的适用于小尺度构件的Morison公式。半潜式平台在水面以下既有尺度较大的构件如旁通和立柱,又有尺度较小的构件如撑杆,因而在确定其波浪载荷时,需要将两种方法结合起来使用⑵。山于Morison公式中含有非线性项(拖曳力项),要与目前较为通用的基于三维线性势流理论的波浪载荷计算方法联合使用,需要对其进行线性化处理。为了合理预报半潜式平台的运动与波浪载荷,将Morison公式与三维线性势流理论联合使用。采用考虑平台与波浪相对运动的适用于倾斜构件的Morison公式,man方法⑶进行线性化。将采用Morison公式算得的撑杆结构的波浪载荷计入平台的整体运动微分方程。结合实际算例对半潜式平台撑杆结构受力对于平台整体运动的页献进行了分析。•组空间倾斜构件,在与波浪具有相对速度的情况下,作用于其上的波浪载荷可采用如下的Morison公式进行计算'七{履}*片》|[2]』・[加住}+pC〃[N]恒}*C/[N]『}(1)其中:D——平台撑杆的直径;A——为撑杆的截面积;水质点的速度;水质点的加速度。平台的运动速度;{方卜沉——平台运动的加速度:再一一相对速度,再中{&}—「};Vn 构件的法向相对速度:Vn=ri+rj+rk[n]——为转换矩阵,将速度和加速度变换到与构件轴线垂直的方向。在转换矩阵[N]中,ex=sin^cosi/,e,=sin©sin咳,y=cos。为杆轴线方向单位矢量,夹角/与〃定义如图1所示。,准确计算半潜式平台的波浪载荷,需要对Morison公式中的非线性项(拖曳力项)进行线性化处理。man线性化方法对(1)式进行线性化处理,得到相对速度下倾斜构件线性化的Morison公式式(2)。{#}砖{乃+qC"[N]间—pC,〃A[N]「}Z1 yJL式中’,“为杆件法向相对速度均方差。均方差

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  • 时间2020-07-01