新型半潜式平台-垂荡板耦合动力响应研究.pdfVIP

摘要

深水半潜式平台在深水油气开发工程中发展迅猛，如何准确预测深水半潜式

生产平台系统的运动响应，并提高平台的运动性能以适应干树开采的需要，是目

前海洋工程领域的研究热点。本文针对带有垂荡板的新型半潜式平台系统，基于

多体动力学构建新型半潜式平台-垂荡板耦合动力响应模型，研究垂荡板的水动

力性能及其对于半潜式平台系统的响应抑制作用。

首先基于CFD数值方法，对三维垂荡板开展水动力性能仿真模拟，通过在

定常流及非定常流条件下，施加不同航向的受迫振动，得到了垂荡板相关速度系

数、加速度系数及部分耦合水动力系数。

其次基于三维势流理论构建半潜式平台水动力分析模型，从RAO、附加质

量、辐射阻尼方面对比验证了所建模型的正确性，进行了平台水动力响应分析研

究。最后基于多体动力学方法，构建新型半潜式平台-垂荡板耦合动力响应模型，

引入垂荡板水动力系数进行流体粘性力补偿，探究不同海况下新型半潜式平台-

垂荡板耦合系统的运动响应，比较了垂荡板安装与否对于平台运动响应的影响。

通过对比分析，表明垂荡板极大地提高了平台系统的垂荡固有周期及粘性阻尼比，

避开了波浪主要能量周期范围，减小其垂荡运动响应幅值，证实了通过增添垂荡

板来抑制平台运动响应的可行性，验证了本文所提出的新型半潜式平台-垂荡板

耦合动力响应方法的可靠性和适用性。

关键词：半潜式平台，垂荡板，耦合动力响应，水动力性能，多体动力学

ABSTRACT

Deep-watersemi-submersibleplatformsaredevelopingrapidlyindeep-wateroil

andgasdevelopmentengineering.Howtoaccuratelypredictthemotionresponseof

deep-watersemi-submersibleproductionplatformsystemandimprovethemotion

performancetomeettheneedsofdry-treeminingiscurrentlyaresearchhotspotinthe

fieldofoffshoreengineering.Aimingatthenewdry-treesemi-submersibleplatform

systemwithheaveplates,anewsemi-submersibleplatform-heaveplatecoupling

dynamicresponsemodelisbuiltbasedonmulti-bodydynamics,andthehydrodynamic

performanceoftheheaveplatesanditsresponsesuppressioneffectontheplatform

systemarestudied.

ThehydrodynamicperformanceoftheheaveplateisanalyzedusingtheCFD

method.Underthesteadyandunsteadyconditions,theforcedvibrationnumerical

simulationoftheheaveplateunderdifferentdegreesoffreedomiscarriedout,andthe

relevantvelocitycoefficient,accelerationcoefficientandpartialcoupling

hydrodynamiccoefficientoftheheaveplatearegiven.

Thehydrodynamicanalysismodelofsemi-submersibleplatformisbuiltbasedon

thepotentialflowtheory.Thecorrectnessof