基于AQWA的單點(diǎn)軟剛臂系泊浮體的水動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、隨著海洋資源開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷深入，各類海洋作業(yè)平臺(tái)相繼投入使用。當(dāng)前我國(guó)海洋生產(chǎn)平臺(tái)上均通過(guò)自建的發(fā)電機(jī)組供電，由于其存在諸多不足，因此考慮利用專門(mén)的浮式平臺(tái)為其提供能源，并采用單點(diǎn)軟剛臂系泊。由于軟剛臂系泊的船體通常具有較大的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，為研究系泊船在海上作業(yè)的安全性，本文基于AQWA軟件開(kāi)展了系泊船的水動(dòng)力響應(yīng)研究，分析其在海洋環(huán)境荷載下的運(yùn)動(dòng)及其軟剛臂系泊力的規(guī)律。
　　本文首先開(kāi)展了系泊船頻域下的數(shù)值計(jì)算，得到運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子

2、、一階波浪力、附加質(zhì)量、輻射阻尼等水動(dòng)力參數(shù)，比較分析了不同水深、吃水和入射方向下運(yùn)動(dòng)性能。建立系泊船與軟剛臂系泊系統(tǒng)的多剛體耦合動(dòng)力分析模型，對(duì)系泊船在不規(guī)則波浪和風(fēng)浪流組合荷載下進(jìn)行了時(shí)域模擬計(jì)算，分析了系泊船在不同風(fēng)浪流組合下運(yùn)動(dòng)和系泊荷載響應(yīng)規(guī)律，分析了不同吃水、水深、重現(xiàn)期、壓載水質(zhì)量下極限海況的船體運(yùn)動(dòng)以及軟剛臂系泊力響應(yīng)，主要得到下結(jié)論：
　　（1）水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)RAOs隨頻率增加而迅速減小，水深的變化對(duì)RAOs

3、的影響并不明顯；在波頻以及高頻范圍內(nèi)，垂直面內(nèi)RAOs隨著水深吃水比的減小而減小。
　　（2）隨著水深吃水比的減小，附加質(zhì)量和輻射阻尼有大幅增加，特別是垂直面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模態(tài)，其增大趨勢(shì)十分明顯。
　?。?）風(fēng)浪流作用下，船體的平衡位置主要取決于風(fēng)、流方向，與浪向關(guān)系較小。
　?。?）在迎風(fēng)、頂浪條件下，隨著流荷載與船體初始艏向夾角的增大，船體運(yùn)動(dòng)幅值增大；在迎風(fēng)、斜浪條件下，船體運(yùn)動(dòng)幅值隨夾角的增大反而減小，以船體的橫向

4、運(yùn)動(dòng)（橫蕩、橫搖、艏搖）表現(xiàn)較為明顯。在風(fēng)浪同向、橫流，以及迎風(fēng)、斜浪、無(wú)流或斜流情況下系泊船運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及軟剛臂系泊力最大，可認(rèn)為較為危險(xiǎn)的荷載組合。
　　（5）在千年一遇及萬(wàn)年一遇風(fēng)浪流荷載作用下，X-Z平面運(yùn)動(dòng)（縱蕩、升沉、縱搖）大幅增加，發(fā)生軟剛臂與船艏的劇烈碰撞，產(chǎn)生遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值的系泊力極大值。
　?。?）吃水的增加引起的船舶的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與系泊力的增加不大。
　?。?）水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)隨著水深的減小而大幅增加，而垂直