动力定位能力分析中的风速和波高关系研究

介绍动力定位能力分析中对风速与波高关系的计算要求,在研究几个典型海域环境条件资料后,提出一种以三次样条函数拟合不同海域风速和波高关系的方法,在动力定位抗风能力计算中具有参考意义。     

钢质平台海上测风塔基础结构强度及稳定性分析

针对渤海海域拟建的钢质平台海上测风塔基础结构及该海域环境荷载建立数值计算模型,对测风塔基础的整体稳定性及强度进行分析计算.重点分析撑杆直径大小对测风塔整体稳定性及焊缝应力产生的影响;对比分析两种不同型式的柱脚,详细分析其优缺点,并采用ansys有限元软件对其进行强度分析.     

大型自航抓斗疏浚船总体设计研究

以远海疏浚作业要求为依据,开发一艘应用于远海开敞海域作业、最大挖深为80m的200m3级大型自航抓斗疏浚工程船,整理分析了南海海域风、浪、流环境条件统计数据,确定了该船在开敞水域有效作业的设计环境要素,介绍了船舶总体设计方案、主要性能及主要设备配置,采用数值模拟方法完成了该船在不同锚泊定位方式下的水动力性能计算,对其在远海开敞海域的环境适用性进行了分析。     

南海固定式平台极限承载力分析方法研究

本文提出对南海海域环境荷载下服役的固定式导管架平台的极限承载力分析的特殊方法,并运用实例计算,证明这一方法的正确性和实用性。     

海南莺歌海海域水文泥沙环境与泥沙运动特征分析

莺歌海附近岸段岸滩侵蚀现象较为严重,政府部门拟规划通过建设海岸防护工程等措施对当地岸滩进行整治修复,改善民生。以该工程为依托,基于莺歌海海域近期水文泥沙资料,对工程区海域的自然条件、动力泥沙环境特征进行了分析,计算了泥沙活动性参数,为海岸防护工程建设相关研究提供依据与参考。     

大丰港海域挟沙力关系式分析及应用

基于大丰港附近海域实测水文泥沙资料,对目前国内应用较为广泛的5种挟沙力关系式在大丰港附近海域进行应用计算,在此基础上,采用集中系数法和偏离系数法对计算结果进行对比分析。结果表明:河口水流挟沙力公式能较好地反映大丰港海域的水流挟沙情况,并拟合得到适用于大丰港海域的挟沙力关系式,将该公式应用于大丰港实际围垦工程中,通过建立二维水动力泥沙数学模型,计算得到的围垦后垦区海域年冲淤变化趋势,与数值模拟结果基本相同,表明该公式在大丰港海域具有良好的适用性。     

永久系泊FPSO在极端天气下的防损策略

针对近几年中国海域多次出现超过现役FPSO设计环境条件的超强台风,导致永久系泊FPSO在风浪流作用下,单点系泊力可能超出安全限值的问题,选取南海某永久系泊FPSO,利用水动力模型,以所在海域百年一遇环境条件,计算FPSO在不同装载工况的最大系泊力,结果表明,不同装载工况导致FPSO承受的系泊力差异较大,分析极端天气对永...     

浅海声传播对声学测试影响的初步分析

海面与海底构成了声源浅海海域波导场的声传播环境。本文采用解析算法将球面波分解为平面波,推导给出介质层中的声场空间分布特征,给出了低频声波声源定深而接收点在一定深度附近变化的声场变化计算结果,并初步分析了浅海海域中由于海面起伏使接收水听器深度变化对声场强度的影响,对实艇声学测试具有较强的针对性和一定的工程实用性。     

南海固定式平台极限承载能力分析

针对南海海域环境荷载下服役的固定式平台,以一固定式导管架平台为例,运用基于ANSYS软件的单元替换法分析计算该平台无缺陷情况下和有腐蚀、海生物附着、构件缺失等损伤情况下的极限承载能力,验证了计算正确性和可行性.     

连云港海域围垦工程对水沙环境的影响*

基于嵌套的平面二维潮流泥沙数学模型,模拟了海州湾海域滨海示范区围垦工程实施前后的潮流场、悬沙分布,并采用实测资料对模型进行验证,分析围垦工程后计算海域潮流场、悬沙场及海床冲淤场的水沙环境的变化情况。结果表明：围垦后研究海域整体的潮流场和悬沙场变化较小,但围垦后附近海域纳潮量有所减小引起围区附近流速减小,围垦工程附近基本呈现淤积的状态,工程左侧吹填坑淤积强度较大,临洪河口则出现局部冲刷。     

Shallow water effects on high order statistics and probability distributions of wave run-ups along FPSO broadside

Ship hydrodynamics in shallow water becomes especially complicated since the nonlinearities in both the incident waves and the wave–hull interactions will be affected by the water depth. For a ship-shaped Floating Production, Storage and Offloading unit (FPSO) operating in shallow water, the broadside often suffers from the wave run-up and green water incidents in non-collinear harsh ocean environments. By applying the methods of ordinary moments and L-moments and the empirical Weibull distribution on the data measured in a series of model experiments, the high order statistics and the exceedance probability distribution of the run-ups along the FPSO broadside are evaluated and the effects of the shallow water depth and the incident environments are analyzed in this paper. It is seen that both the incident waves and the wave run-ups are non-Gaussian in shallow water and that the wave run-up characteristics are significantly influenced by the water depth and the incident environments, while the contribution due to the vessel vertical motions is negligible for the FPSO used in this study. The exceedance probabilities of the wave run-ups show that the broadside will be more likely to suffer from serious wave run-up and green water incidents in shallower water, in a higher incident wave and a non-collinear environment, especially so at locations around the FPSO midship within a range of 3/8L_pp ∼ 5/8L_pp. The dependency of the shape and scale parameters of the wave run-up probability distributions on the locations and the environment is quantified by model tests. The present study leads to the conclusion that the wave run-up characteristics and the shallow water effects should be considered carefully in determining the wave loads and the freeboard of a large FPSO in non-collinear environment conditions.     

浮式生产储油船锚泊定位性能计算

应用计算锚链的悬链线方程和计算船舶运动的格林函数方法的耦合数值方法，对一锚泊的浮式生产储油船进行了定位性能计算，给出了自由状态与锚泊状态系统的运动响应特性的对比、不同状态与工况的锚泊浮体的运动性能参数以及锚链承受的张力等计算结果。研究成果可以为浮式生产储油船锚泊系统设计、校核计算和锚泊系统形式与参数优化提供初步计算结果以及用于设计方案的比较。     

超大型FPSO原油质量分布模拟与水弹性响应研究

FPSO在近海油气田开发中得到了越来越广泛的应用.大多数在渤海海域服役的FPSO工作在浅水海域.主尺度大与水深吃水小,直接导致FPSO水动力特性与深水条件下船舶的水动力特性有较大区别,因此采用水弹性理论研究超大型FPSO在浅水中的运动与波浪诱导载荷响应具有重要意义.浅水超大型FPSO满载时原油重量将近占载重量的80%,因此如何正确模拟原油重量分布对干结构的固有频率、广义质量和振型的计算非常重要.本文建立了基于三维水弹性理论的数值模型,开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在特定水深海况下的运动与波浪载荷响应进行了研究;同时采用三种方法模拟了原油质量分布.计算结果表明,不同的原油质量分布模拟方法对水弹性计算分析影响很大.     

Real time prediction of operational safety limits for dynamic positioning of an FPSO in a Deepwater Artificial Seabed system

Aiming to overcome the limitations of conventional offshore field development concepts (dry tree or subsea tree) for petroleum production in ultra-deep water, a new alternative offshore field development solution, termed as Deepwater Artificial Seabed (DAS) system, is proposed. The DAS system works in concert with dynamic positioning (DP) floaters, such as dynamically positioned Floating Production, Storage and Offloading (FPSO) vessels. Rather than relying on the passive mooring system, the DP maintains the reliable position of the FPSO with steering and propulsion units. Nonetheless, critical DP failures, which has potential to cause the drift-off scenario for the FPSO, poses a serious threat to the structural safety of the DAS system. Therefore, it is crucial to establish operational limits for the DP FPSO to prevent such accidents. In this study, a 3-phase probabilistic modelling methodology is proposed to predict safety limits for the operation of the DP FPSO. A surrogate model is established by the Support Vector Machine (SVM) algorithm so as to decrease the computational cost due to the generation of large statistical samples. The statistical distribution of the operational safety limits of FPSO is simulated by the successive approximations through the fully-coupled drift-off analysis. The accuracy of the proposed methodology is verified by a series of mathematical tests. In order to validate the effectiveness of the methodology, the safety limit prediction of the FPSO for the DAS system is taken as a case study. The critical positions of the FPSO are predicted in real time and provides ample time and information for operators’ decision-making by the visualization of the safe moving range of the FPSO. The study contributes to the safety control of DP operations on floating production units in an efficient manner.     

FPSO内孤立波载荷实验观测及理论预报模型研究

利用大型密度分层水槽开展了下凹型内孤立波作用在FPSO上的载荷特性系列实验;并依据实验工况,考虑KdV、eKdV和MCC内孤立波理论的适用性条件,数值研究了FPSO内孤立波载荷成分构成;基于实验结果和载荷成分构成,建立了FPSO内孤立波载荷的理论预报模型.研究表明:FPSO内孤立波水平载荷由粘性力和Froude-Krylov力组成,而垂向载荷主要为垂向Froude-Krylov力;Froude-Krylov力可通过动压力沿FPSO浮体湿表面积分得到,粘性力则通过经实验回归的摩擦系数Cf、形状修正因数K乘以内孤立波诱导水质点切向速度沿FPSO浮体湿表面积分得到.系列实验结果得出:摩擦系数Cf和形状修正因数K与雷诺数Re、KC数和流体层深度比h1/h有关;摩擦系数与Re呈自然对数关系;而形状修正因数K与KC数呈幂函数关系.理论预报模型预报的水平载荷、垂向载荷结果均与系列实验和数值结果吻合较好,并且发现随着内孤立波振幅的增加,载荷幅值近乎线性增加,而且上层流体深度对水平力幅值有明显的影响.     

含月池开孔的FPSO水动力性能及波浪载荷研究

为研究月池开孔对FPSO水动力性能和波浪载荷的影响,基于三维势流理论和波浪诱导载荷理论,分析了不同的月池尺寸、不同的月池纵向位置以及不同的船体吃水时附加质量和附加阻尼的变化趋势。并进行了含月池开孔的FPSO波浪诱导载荷的长期预报,得到了截面垂向剪力和弯矩沿船长方向的分布规律,分析了月池尺寸对波浪诱导载荷的影响。结果表明含有月池的FPSO船体的垂向附加质量和附加阻尼会出现一个峰值,随月池尺寸增加而逐渐减小;月池处垂向剪力和垂向弯矩随月池尺寸增大有小幅度减小。     

全球FPSO船型开发领域核心技术的演化分析

以国内外专利数据为分析对象,采用专利计量分析的技术方法深入研究浮式生产储油卸油装置(FPSO)开发技术的演化态势,对FPSO船型开发领域的核心专利进行分析,总结出FPSO船型开发的发展路线.结果表明:当前FPSO船型开发领域的主要研究方向是旧船改造、新概念FPSO和通用FPSO.旧船改造的技术点主要聚焦于超大型船舶设计;新概念FPSO的技术点主要集中于浮体形状设计、上部甲板大型化和刚性立管作业问题;通用FPSO的技术点主要侧重于标准化船壳设计、模块化FPSO设计和FPSO一体化建造,未来企业可考虑在模块化FPSO的上甲板承载与布局、管线布置、生活区布置、减摇和抑制垂荡问题上进行专利布局研究.     

FPSO的聚类分析管理

通过对目前在渤海和南海相关海域作业的10艘具有代表性的FPSO的船型、油气处理功能、系泊系统三个重要组成部分的17个参数进行聚类对比分析计算,将10艘FPSO聚类为四大类：海洋石油101、海洋石油102、海洋石油105一类;海洋石油109、海洋石油112、海洋石油113二类;海洋石油111、海洋石油115和海洋石油116三类;海洋石油104四类。从而为同类中不同FPSO个体的维护、管理提供参照。     

甲板上浪问题的二维数值模拟

以连续性方程和N-S方程为控制方程,采用源造波理论和技术,建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽,并使用VOF方法追踪自由面来模拟二维情况下的甲板上浪问题.文中就迎浪状态下的固定FPSO和横浪状态下的运动船体断面模型所遭遇的甲板上浪现象分别进行了数值模拟研究.船体的运动规律通过势流理论计算结果给定,在上浪现象模拟计算时,船体的运动采用移动网格技术实现.研究表明,计算结果与试验结果相当吻合,该方法可以用于甲板上浪现象的预报和模拟,可以用于分析预报甲板上浪对浮体的破坏作用.     

浅水超大型FPSO振动声学分析

对浅水超大型浮式生产储油船(FPSO,F loating Production Storage and O ffload ing)高频域振动声学数值分析问题进行了研究。探讨了基于MSC/NASTRAN软件的结构分析模型与基于ESI/AUTOSEA2004软件的声学分析模型间的转换建模方法,进而快速建立了浅水超大型浮式生产储油船声学统计能量分析模型。与声学有限元和边界元方法相比,统计能量分析方法(SEA,statistical energy analysis)适合于解决高频域复杂系统动力学问题,尤其是含有高模态密度的弱耦合动力学问题。数值计算了全船与典型舱室声压分布,为FPSO声学设计和噪声控制提供依据。