深水半潜式平台垂荡运动计算研究.pdf

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1、第28卷第5期中国海洋平台V01．28No．52013年10月CHINA0FFSHOREPLATFORMOct．，2013文章编号：1001—4500(2013)05—0034—06深水半潜式平台垂荡运动计算研究姜宗玉1，董刚1，崔(1．戈朗(上海)海事技术咨询有限公司，上海201206；锦1，王爱军22．中国船级社天津分社，天津300457)摘要：势流理论对水的粘性的忽略以及半潜平台的小水线面特性，导致计算的垂荡运动幅值在共振频率附近远大于实际运动幅值。基于考虑水的粘性对平台运动的影响，将粘性阻尼系数引入刚性浮体波浪诱导运动计算方程的粘性系数矩阵

2、，对半潜平台垂荡运动进行预报。运用此方法以某型深水半潜式平台为例进行计算，将计算结果和试验结果进行对比，对比结果表明该方法可以在不需要加入人工阻尼的前提下有效预报半潜式平台在共振区的垂荡运动。关键词：半潜式平台；垂荡运动；三维源汇分布法；粘性阻尼中图分类号：P751文献标识码：AOnNumericalInvestigationofHeaveMotionforSemi—submersiblePlatformJIANGZong—yul，DONGGan91，CUIJinl，WANGAi-jun2(1．GrenlandGroup(China)Ltd．，Sh

3、anghai201206；2．ChinaClassificationSociety，Tianjin300457)Abstract：Theidealfluidassumptionandsmallwaterplanecharacteristicofsemi—sub—mersibleplatformresultsinunrealisticallylargeheavemotionhearresonance．Tosolvethisissue，viscousdampingisintroducedintomotionequationofrigidbody．The

4、introducedap—proachisappliedtopredictheavemotionofonesemi—submersibleplatformand，successively，validatedbymodeltest．Allresultsshowthat3Dsourceandsinkdistributionapproachcon—sideringviscousdampingisreliabletopredictsemi—submersibleplatform’Sheavemotionnearresonancewithoutartific

5、ialdamping．Keywords：semi—submersibleplatform；heavemotion3Dsourceandsinkdistributionapproach；viscousdamping0引言半潜式平台的水线面远小于相同排水量的普通船舶，在相同的海况条件下受波浪的影响也远小于普通船舶，因此具有更优越的耐波性，目前广泛用于海上钻探、油气生产等领域。基于势流理论的三维源汇分布法是计算浮体波浪诱导运动的常用方法，有不少学者运用这种方法对半潜式平台的波浪诱导运动进行了研究。杨立军等uo介绍了近年国内半潜式平台水动力性能的研究进展，

6、并对水动力性能数值预报方法进行了分析；朱航等[2]采用粘滞阻尼线性化方法，通过数值迭代计算得到了一座深吃水半潜式平台的垂荡响应幅值算子，分析了垂荡板对平台垂荡响应的影响。收稿日期：2011一09—05；修改稿收到日期：2013—07—19作者简介：姜宗玉(1981一)，男，工程师。第4期姜宗玉，等深水半潜式平台垂荡运动计算研究半潜式平台结构形式的小水线面特性决定了其垂荡固有周期在20S左右或更大，在此波浪周期内垂荡辐射阻尼微弱，如果忽略水的粘性，将导致计算的垂荡幅值在平台共振周期及其附近远大于实际运动响应幅值∞o。目前解决这一问题的常用做法是加入人

7、工阻尼[4’5]，人工阻尼具体数值一般通过试验获取，因此共振区附近计算结果的可靠性对试验的依赖强烈。可以通过计算得到粘性阻尼并将其代入浮体运动计算方程计算半潜式平台的运动响应。此方法无需加入人工阻尼，因此可在一定程度上降低对试验的依赖。以某型即将建造的半潜式平台作为算例，对其垂荡运动进行计算，并将计算数据跟试验数据进行对比，验证计算结果的可靠性。1计算理论莫里森方程、切片法和三维源汇分布法目前被广泛用于海洋结构物波浪载荷及运动计算。莫里森方程主要用于计算小尺度海洋结构物所遭受到流体载荷，切片法和三维源汇分布法以势流理论为基础，不考虑水的粘性，可用于

8、任何尺度海洋结构物的波浪载荷计算。如无特殊说明，计算中所用坐标系皆满足笛卡尔右手坐标系要求：原点。位于静水面；X轴指向艏部