基于AQWA的张力腿平台动力响应分析_闫功伟.pdf
【摘要】 为研究极端海况下张力腿平台(TLP)的动力响应性能,对一典型传统式TLP平台进行整体设计,并应用势流理论和波浪的辐射/衍射理论,结合水动力分析软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,对平台在极端海况下的动力响应进行了数值模拟分析,计算在多个不同入射角波浪作用下的平台六个自由度上运动的幅值响应算子(RAOs),模拟分析在极端海况P-M波浪谱作用下平台的动力响应和张力腿的运动响应.结果表明:波浪入射角的不同对平台垂荡运动的RAOs没有明显的影响,对另外5个方向运动RAOs的幅值有明显影响;张力腿提供的附加刚度,对平台上体纵、横摇及垂荡响应作用明显,对平台纵、横荡及首摇也有一定的限制作用;平台的动力响应主要由波浪荷载引起;张力腿在平台上体带动及流荷载作用下会产生较大幅度运动.总之,在张力腿的有效约束下TLP平台可以避开能量集中的波浪频率,表现出良好的纵、横摇及垂荡性能,而张力腿的安全和性能将成为平台安全和性能的重要指标.
【Abstract】 A classical tension leg platform(TLP) is globally designed in order to study the dynamic response of TLP in extreme offshore environment.The theories of potential flow and diffraction/radiation are used to calculate the wave loads of TLP in hydrodynamic calculation software AQWA.The random wave loads,wind loads and current loads are considered to analyze the dynamic response of a conventional TLP in extreme offshore environment,and the RAOs(response amplitude operator) of surge,sway,heave,roll,p...
【关键词】 张力腿平台； AQWA； 幅值响应算子； 动力响应； 数值模拟； 极端海况；
图 1 张力腿平台运动响应计算模型
图 2 平台模型网格划分
网格要求 1个波长至少要覆盖 7个最大单元尺寸才能计算 ,所以划分网格时要根据需要计算的最大
波浪频率设定网格的控制尺寸 ,网格越细 ,可计算的波浪频率越大 ,同时对应着计算耗时的增加.
305增刊(II) 闫功伟 ,等:基于 AQWA的张力腿平台动力响应分析
图 3 波浪对平台上体的作用
2 模拟及结果
通过 AQWA调用提前准备好的计算文件就可以进行平台运动响应
的模拟计算.本文分别模拟分析了 TLP平台上体自由状态下 RAOs, TLP
平台上体附加各方向张力腿刚度后的 RAOs以及在选定风 、流和随机波
浪载荷作用下的动力响应节选段落二：
图 5 附加张力腿刚度后平台的 RAOs
307增刊(II) 闫功伟 ,等:基于 AQWA的张力腿平台动力响应分析
2.3 附加质量及辐射阻尼
平台在波浪载荷作用下将产生多自由度的运动响应 ,从而激发一个散射速度势改变流体速度场分布 ,
使平台本身受到一个附加水动力荷载.此荷载与平台运动的速度和加速度成正比 ,通常以附加质量和附加
阻尼的形式表示
[ 7]
.由于结构的对称性 ,平台运动的附加质量矩阵及辐射阻尼矩阵具有如图 6所示形式 ,
对应不同的波浪频率 , Ni取值会有不同 ,计算结果如图 7和图 8所示.节选段落三：
总之 ,张力腿平台是深海油气开发中广泛应用的平台型式之一.在张力腿的有效约束下张力腿平台可
以避开波浪能量集中的频率 ,使得平台在纵 、横摇及垂荡性能上明显改善 ,大大提高了平台的适用范围 、舒
适度和安全性 ,而张力腿的安全和性能将成为张力腿平台安全和性能的重要指标.
309增刊(II) 闫功伟 ,等:基于 AQWA的张力腿平台动力响应分析
参考文献 (References)
[ 1] LeeJY, LimSJ.Hullformoptimizationofatension-legplatformbasedoncoupledanalysis[ C] //Proceedingofthe18th
ISOPEConf.Vancouver
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