新型深水多立柱 FDPSO 涡激运动研究进展

平台涡激运动易导致立管及系泊系统疲劳损伤,危害其安全、稳定性。平台由于具有较小的纵横比、显著的刚性特征及特有的系泊系统,其涡激运动显示出与立管等细长体涡激振动截然不同的运动特征。文中介绍了FDPSO常采用的特殊升沉补偿装置、多立柱绕流特性及多立柱海洋平台涡激运动的研究进展。鉴于深水多立柱FDPSO涡激运动及稳定性研究是非常复杂的流固耦合问题,文中给出了研究其涡激运动的基本思路和步骤,介绍新型多立柱FDPSO涡激运动的研究方法及现状,为其涡激运动抑制及抑制装置研制提供理论支撑。     

不同流向下低质量比方形四立柱涡激运动特性研究

采用有限体积法对方形四立柱涡激运动进行了数值模拟。方形四立柱涡激运动系统简化为两自由度的质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,结合SST k-ω湍流模型对低质量比弹性支撑的方形四立柱涡激运动进行了研究。对不同来流方向和折合速度下横向振幅、流向振幅、流向平衡位置、升力系数的主频变化趋势进行了分析,探讨了其运动轨迹和尾涡脱落模。     

运木船木材绑扎系统的设计

以32000DWT运木船为例,介绍了船舶木材绑扎系统的构成、安全通道的布置,以及2011年《木材甲板货运输船的安全实用规则》(2011 TDC CODE)对防护立柱的新要求。结合暂未生效的2011 TDC CODE,全面分析该船可倒式防护立柱在试验过程中产生塑性变形的原因,试算其立柱应具有的剖面模数值,最后给出了类似问题的解决方案。     

运木船绑扎系统设计要点

运木散货船的木材绑扎系统用于固定露天甲板堆放的木材,由立柱、拱背绑扎索、横跨绑扎索和摆动索组成。以30 000 DWT运木散货船为设计案例,阐述了《2011年木材甲板货运输船舶安全操作规则》中木材绑扎构件设计和通道布置要求,对相应系统进行分析介绍,特别是规则中新增的对防护立柱强度要求及实船支柱强度计算和设计应用。     

立柱形状对立柱波浪爬升特性的影响

基于粘流软件Fine/marine对不同形状立柱的半潜式平台进行波浪爬升数值模拟。通过数值预报对比不同形状立柱下的平台立柱波浪爬升变化情况,研究立柱横截面形状对立柱波浪爬升的影响。结果表明立柱横截面形状对立柱的波浪爬升影响较大,方形立柱比带倒角形和圆形的遮蔽效应更加明显,为以后半潜式平台立柱的选型提供有用的参考价值。     

3万立方米浮顶油罐倒装法施工

根据柔索结构的力学特点和刚体平动原理，提出大型浮顶油罐内立柱倒装系统受力分析和抗风能力计算法，并在计算的基础上，对内立柱倒装工艺在吊具设置、防风措施和工艺操作上作了重大改进和简化，成功地应用于天津市重点工程－天津港南疆油罐区的建设，充实和完善了大型储罐的建筑安装理论和工艺技术，这在国内尚属首次。     

张力腿平台在湍流边界层分离下的水动力特性研究

在亚临界区雷诺数Re=1.4×10~5(特征长度为立柱直径D)下,采用改进的延迟脱体涡模型(IDDES)和湍流分离方法,对张力腿平台在湍流边界层分离下的升(阻)力特性进行了数值模拟,研究了0°、15°、30°和45°四种流向角下张力腿平台主体以及各立柱上的水动力特性。研究结果表明:0°流向角下,平台主体所受的平均阻力和脉动升力相对于15°、30°和45°时更大;不同流向角下,受上游立柱泄涡的影响,下游立柱的平均阻力系数始终小于上游前端立柱的平均阻力系数,但其脉动升力系数反而更大;随着流向角的增加,上下游立柱脉动升力的差异逐渐减小;仅在0°流向角下,各立柱上的升力系数功率谱存在单个能量峰值。此外,由涡量场分析可知,不同流向角下,立柱尾部的脱涡形式区别显著;浮箱与立柱连接处的三维效应对立柱尾部的大尺度漩涡脱落产生了抑制作用。     

基于 DES 方法的张力腿平台主体结构水动力特性研究

考虑张力腿平台立柱和浮箱之间的相互影响,通过分离涡模拟法（DES）对均匀流下张力腿平台主体三维水动力流特性进行了研究,讨论了张力腿平台阻力系数、升力系数及其频谱、压力系数和尾涡等特性。研究表明：阻力系数和升力系数时历曲线变化具有一定的周期性和“脉动性”;下游立柱受到上游立柱尾涡作用,导致下游立柱阻力系数较上游立柱阻力系数略大;下游立柱升力系数幅值较上游立柱升力系数幅值大,下游立柱泄涡具有明显的周期性特点;升力系数时历变化呈现紊乱,频谱图中谱峰个数越多且带宽越大。立柱表面压力系数呈现出“W”型且张力腿平台主体周围具有不同垂向流态形式,稳定脱落周期下通过压力系数最大值判断撞击点等特殊位置,压力系数最小值判断尾涡所附位置;尾涡具有高度各向相异性,不同来流方向下张力腿平台主体尾后出现不同尾涡结构和流形态。     

导管架平台立柱结构的抗撞性能分析

导管架平台立柱结构被守护船撞击的事故常有发生,因此,在设计中应当考虑立柱结构的抗撞性能。NORSOK规范和API规范是世界上被广泛认可并应用的导管架立柱结构设计规范之一,但其适用性还有待深入研究。为了研究NORSOK规范和API规范中计算导管架立柱结构抗撞性能公式的适用性,以一艘守护船侧向撞击立柱结构场景为研究对象,采用数值仿真技术,分析在不同撞击点和立柱结构设计原则条件下的碰撞力—撞深曲线等性能,并与NORSOK规范和API规范公式计算结果进行比较,获得了NORSOK规范和API规范公式的适用性原则。     

立柱附体对半潜式平台水动力性能的影响

增加立柱附体是改善半潜式平台性能的常用措施之一。文章为研究立柱纵向增加附体以及改变附体形状对半潜式平台水动力性能的影响,通过数值计算和模型试验,分析了立柱附体对平台运动固有周期和阻尼、平均波浪力、运动RAO以及不规则波作用下运动响应等的影响规律。结果表明:纵向立柱附体可以减小平台纵向平均波浪力以及平台的纵摇运动RAO,可显著改善平台在极端海况下的垂向运动响应;立柱附体的截面形状变化则几乎没有影响。