基于CFD的FPSO风载荷规范计算适用性研究

[目的]目前,设计人员多使用针对大型油轮的OCIMF规范和针对海上平台的API规范对FPSO风载荷进行计算,但因FPSO船舶上层建筑更为复杂,需进一步研究这2种规范对于FPSO风载荷计算的适用性。[方法]建立具有通用型上部模块的某30万吨级大型FPSO数值模型,对恶劣海况下不同风向角、横倾角下的FPSO所受风载荷进行数值模拟,分析其中存在的遮蔽效应;与规范计算结果进行对比分析,讨论在风载荷作用下FPSO受到的横倾力矩。[结果]结果显示,船舶正浮状态受到的最大风载荷和横倾力矩出现在270°风向角;船舶横倾状态下受到的风载荷和横倾力矩比正浮状态更大,最大横倾力矩出现在10.5°横倾角280°风向角;采用API规范和OCIMF规范得到的FPSO风载荷计算结果与CFD计算结果相差较大,二者在270°风向角的结果与CFD分别相差13.6%和24.5%。[结论]数值仿真给出的流场细节有利于分析上部模块间的遮蔽效应,能够较为准确地预报船舶所受到的风载荷,可以为考虑遮蔽效应的FPSO稳性设计提供参考。     

半潜式钻井服务支持平台随机风载荷特性研究

风载荷是海洋平台设计载荷之一,直接关系到平台稳性,确定平台在不同工况下的风荷载对于平台安全设计具有重要的工程意义.该文基于Fluent软件结合自编UDF程序,考虑Davenport、NPD以及API三种典型风谱的影响,利用简谐波叠加法将风谱由频域转换为时域内的随机脉动风速,引入雷诺平均法求解NS方程结合分离涡(DES)湍流模型对半潜式钻井服务支持平台在自存海况下的风力和风倾力矩开展了数值研究,并将数值模拟得到的最大风力及风倾力矩与ABS、DNV以及CCS的计算结果进行了对比验证.计算结果表明:平台受到的风力和风倾力矩与风谱自身特性、平台倾斜角及风向角等因素密不可分;同一工况下采用Davenport与NPD风谱计算时平台受到的平均风力(矩)较为接近;NPD风谱作用时平台受到的随机最大风力(矩)最大;采用API与NPD风谱计算时,各工况下最小风力(矩)随风向角的变化趋势、计算结果均基本一致.     

半潜式钻井服务支持平台随机风载荷特性研究（英文）

风载荷是海洋平台设计载荷之一,直接关系到平台稳性,确定平台在不同工况下的风荷载对于平台安全设计具有重要的工程意义。该文基于Fluent软件结合自编UDF程序,考虑Davenport、NPD以及API三种典型风谱的影响,利用简谐波叠加法将风谱由频域转换为时域内的随机脉动风速,引入雷诺平均法求解NS方程结合分离涡(DES)湍流模型对半潜式钻井服务支持平台在自存海况下的风力和风倾力矩开展了数值研究,并将数值模拟得到的最大风力及风倾力矩与ABS、DNV以及CCS的计算结果进行了对比验证。计算结果表明:平台受到的风力和风倾力矩与风谱自身特性、平台倾斜角及风向角等因素密不可分;同一工况下采用Davenport与NPD风谱计算时平台受到的平均风力(矩)较为接近;NPD风谱作用时平台受到的随机最大风力(矩)最大;采用API与NPD风谱计算时,各工况下最小风力(矩)随风向角的变化趋势、计算结果均基本一致。     

船舶临界倾覆状态的功能分析

在船舶临界倾覆的状态的仿真过程中，用动能定理进行了各种因素的功能分析。证明；阻尼耗散能达到位能之半，导致临界风倾力矩显著增大，不可忽略。要准确地估算临界风倾力矩还需计及波浪扰动力矩作功和变惯性矩所引起的动能增量。     

随机风浪中舰船横摇倾覆概率分析

以路径积分法为基础,采用Gauss-Legendre公式探讨了随机风浪作用下舰船的运动及其倾覆概率计算。考虑阻尼力矩、复原力矩的非线性及风浪的随机性,建立了随机风浪中舰船运动的非线性微分方程,应用路径积分法给出白噪声随机扰动和定常风倾力矩作用时横摇角概率密度函数随时间的演变,按照现有的倾覆准则给出舰船倾覆概率的表达式。通过算例,验证了路径积分法的准确性,分析了各个参数对横摇角概率密度的影响,计算得出了不同风速、不同航速下的倾覆概率,以及倾覆概率随时间的变化。研究表明,此方法简便可行,并能在数量上预报舰船在随机风浪下的倾覆概率。     

自升式海洋牧场综合平台抗倾稳定性分析

以自升式海洋牧场综合平台为研究对象，对平台抗倾稳定性进行分析。计算平台的倾覆力矩和复原力矩，分析抗倾安全因数，并校核桩腿强度。计算结果表明平台抗倾稳定性满足规范要求，可为自升式平台环境载荷计算和抗倾稳定性分析提供参考。     

重庆菜园坝长江大桥脉动风荷载模拟

数值模拟方法的风速时程曲线在桥梁结构风振分析中被广泛采用。基于自然风特性．通过考虑结构节点间的风速时程相关性，采用谐波合成法模拟了重庆菜园坝长江大桥脉动风速时程。对模拟结果统计分析表明：谐波合成法可有效地模拟具有空间相关性、时间相关性的节点脉动风速时程，模拟精度、速度和计算稳定性均满足实际工程应用要求。     

7级风速下港口2750 t/h卸船机工作状态抗风性能评估

为提升港口企业大型起重机械抗风性能,采用数值模拟计算的方式,选取2 750 t/h卸船机为研究对象,依据标准确定评估防风性能方法,计算2 750 t/h卸船机的倾覆边1(海侧轨道)、倾覆边2(最左侧2个车轮与轨道接触点连线)产生的力矩,计算2 750 t/h卸船机防滑移稳定性相关的作用力。评估结果显示:在承受3 s瞬时风速为23.7 m/s的风作用下或10 min平均风速为13.9～17.1 m/s的风作用下,卸船机在工作状态时满足防风防滑移防倾覆要求。     

双洞单向公路隧道交通风模型试验研究

分析了双洞互补式隧道通风中车辆交通风的应用范围。计算得出车辆交通风风速。根据交通风大小设计模型试验方案。并对该系统进行数据采集分析。通过数值模拟结果与实验数据对比分析,得出了双洞单向公路隧道模型试验中在射流通风均匀段模拟车辆交通风是可行的。     

舰船大风浪航行转向风险评估

目前大风浪转向问题一直是困扰航海界的难题。航海实践中,舰船指挥员多根据自身航海经验进行转向操作,风险较大。本文计算舰船转向过程中遭遇横浪时的倾覆力矩以及风倾力矩,在计算中考虑突风因素的影响,最终借助稳性衡准数对转向中的倾覆风险进行定量评估,以便舰船指挥员在选择大风浪转向方案时,能够做出更为合理的决策,从而提高大风浪中舰船航行的安全性。