内转塔式系泊FPSO模型试验研究

对一工作水深为375 m的60万桶转塔式系泊FPSO系统(Floating Production,Storage and Offloading System)进行了模型试验研究.由于试验水池的尺度限制,采用了混合模型试验技术对该FPSO的系泊系统进行了等效水深截断处理,并在时域中对截断系统进行了数值重构计算.对试验和数值重构计算得出的若干水动力响应的统计值和功率谱进行了比较,结果显示两者符合得很好.     

内转塔式系泊FPSO模型试验研究

对一工作水深为375m的60万桶转塔式系泊FPSO系统(Floating Production，Storageand Offloading System)进行了模型试验研究。由于试验水池的尺度限制，采用了混合模型试验技术对该FPSO的系泊系统进行了等效水深截断处理，并在时域中对截断系统进行了数值重构计算。对试验和数值重构计算得出的若干水动力响应的统计值和功率谱进行了比较，结果显示两者符合得很好。     

FPSO单点系泊系统动力截断优化设计

浮体系泊系统在海洋工程水池进行模型试验时,由于水池尺度有限,首先对系泊线进行等效截断设计,是被动式混合模型试验的重要一步。截断设计时,基于细长杆理论,模拟系泊线的非线性动力特性,将计算所得时域内的系泊力转换到频域响应,选择有代表性的频率及响应建立目标函数,结合NSGA II优化算法,确定最优截断系泊参数,计算快速准确。针对一作业水深420m的FPSO单点系泊系统,进行水平截断设计。截断前后系泊系统和单根系泊线的静力特性吻合很好。截断系泊系统在不同环境载荷作用下的总体响应和系泊动力,都与截断前一致。证明了截断设计的合理性和准确性,为后续的模型试验工作打下了基础。     

试论海洋工程水池工艺设计的基本原理

海洋工程水试验池的设计目标是实现对海洋环境的模拟.探讨了水池主尺度选择以及造波系统、造流系统等设计内容.通过造波系统原理分析,探讨了造波精度的保证措施;通过对整流措施的分解描述,探讨了造流系统水力学设计的原理;强调了水力学模型试验对造流系统的作用.     

深海海洋平台混合模型试验技术

水池模型试验被公认为研究海洋平台性能最可信赖的方法。但深海平台的模型试验需要很大的水池，目前世界上还没有一个水池用常规的缩尺比能够进行进行该项试验。国际船模试验池会议对此极为关注，混合模型试验技术有可能是解决深海平台模型试验最有效的途径。文中科学家简要介绍了上海交通大学海洋工程国家重点实验室准备开展混合模型试验技术研究的初步计划。     

基于混合模型试验技术的中等水深FPSO系统水动力性能研究

对一工作水深为375m的中等水深FPSO系统的水动力性能进行了模型试验研究和数值计算.采用了混合模型试验技术进行等效水深截断系泊系统的模型试验并在时域中进行了数值重构计算.对试验和数值重构计算得出的水动力响应的统计值、功率谱和RAO等进行了比较,结果显示两者符合得很好.最后,对全水深实际系泊系统的FPSO进行了时域数值模拟计算,预报了该FPSO系统在几种环境条件下的水动力响应情况.     

冰水池发展现状及趋势

冰水池是一种服务于冰区船舶与海洋工程结构物设计、建造的模型试验水池。其通过模拟寒冷海域水面自然冻结状态,结合各种冰情环境实现试验室条件下的模型冰力学性质相似。在冰水池内,试验人员以一定模型试验相似率为基本准则,分析目标试验对象在冰区作业工况下的主要性能,并开展相关参数测量、数据分析的研究工作。本文基于对国内外主要冰水池及其试验技术的研究,从试验设施发展现状、试验关键技术及未来的发展趋势几个方面来展开分析。     

应用重叠网格方法的单点系泊FPSO数值模拟

浮式生产储油装置系统在深海油气的开发与存储中有着重要应用.其中,FPSO的风标效应以及多浮体旁靠成为值得研究的内容.为了更好地研究FPSO的风标效应及旁靠问题,文中将锚链系统写入了重叠网格模块中.利用基于开源平台Open FOAM开发的具有重叠网格模块的船舶与海洋工程水动力CFD求解器——naoe-FOAM-SJTU,对带有锚链的单点系泊FPSO的运动响应进行模拟和分析,以验证锚链系统在重叠网格模块中的可靠性.文中对只放开一个自由度的带锚链的FPSO进行垂荡衰减运动模拟,并与模型试验进行对比,以验证数值模拟的可行性和可靠性.计算分析的结果验证了利用CFD技术和重叠网格方法对带有锚链的FPSO运动的有效性,同时分析了锚链受力情况.     

船舶与海洋工程试验水池工艺设计

船舶与海洋工程试验水池主要分为船模拖曳水池、耐波性操纵性水池、海洋工程水池三大类,本文在总结中船九院公司已设计的诸多水池案例的基础上,梳理了试验水池的设计思路,阐述了比较完整的该类型水池工程的设计方法,包括水池主尺度的确定、实验室工艺布置、主要工艺系统和模型制作工艺等。     

VLCC级FPSO海上连接的模型试验及虚拟模拟(英文)

阐述了VLCC级.FPSO海上连接的模型试验和虚拟模拟,以及其研究结果如何应用于指导FPSO与SYMS存极浅水中的连接作业.模犁试验和虚拟模拟研究范围覆盖了各安装阶段,包括海上就位试验、就位及连接临时交义缆、系泊腿连接、压载灌浆直至达到风暴安全状态.模型试验不仅可以核实FPSO就何拖拉力要求,而且可以确定FPSO和安装驳船的运动幅值和系泊力大小.而虚拟模拟则可以虚拟模拟环境,通过虚拟模拟确认关键作业人员、作业执行方案和作业程序中潜在的问题.该文介绍的模型试验和虚拟模拟方法可以进一步推广到各种浮式平台的深水应用中.     

Hydrodynamic response of a non-ship-shaped FPSO vessel with damping plates

Experimental and numerical hydrodynamic investigations were carried out on a 1:45 scale model of a novel non-ship-shaped floating, production, storage, and offloading (FPSO) vessel that has been designed for use in the icy waters of the Arctic as well as the severe sea states of the North Sea. This FPSO vessel has a turret mooring system that is disconnectable during emergencies and inclement weather conditions. Experiments were conducted on a 1:45 scale model of the FPSO with damping plates consisting of skirt plates and different sizes of keel plates in order to study their influence on the response of the vessel. A numerical study of the scale model was carried out using the Wave Analysis at Massachusetts Institute of Technology code, and the results provided by it were compared with those obtained from model tests in the wave basin.     

“海洋石油112”号FPSO单点系泊模型试验与数值计算对比分析

国内有多艘大型软刚臂系泊FPSO在浅水服役,或多或少均存在一定故障,因此浅水FPSO水动力性能和安全问题受到广泛重视。"海洋石油112"号FPSO软刚臂单点系泊系统位于渤海浅水水域。文中对该单点系泊系统进行了系泊分析数值模拟,并与水池试验结果进行对比,验证三维动力响应数值模拟在浅水中应用的准确性。     

极浅水单点系泊FPSO低频响应分析

对单点系泊FPSO在极浅水中波浪作用下的低频响应进行频域数值计算与模型试验研究,水深16.7m,入射波有义波高4.1m.计算结果与试验结果符合良好.试验中的波浪校验结果显示,在不规则波浪谱中出现明显的低频成分.由此产生了一阶低频波浪力,其能量谱是通常二阶波浪力谱的近百倍,导致FPSO在极浅水中所受低频波浪力大大增加,并引起极大幅度的共振纵荡运动响应.极浅水时,低频纵荡运动响应主要是一阶的,二阶成分几乎可以忽略,而且与深水相比,由于阻尼和二阶波浪力同时增加,二阶响应变化不大.低频浅水长波和一阶低频波浪力及其诱导大幅运动响应会给极浅水FPSO和系泊系统设计带来严重影响,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑.     

Model experiment reproducing an incident of fast ferry

A model scale experiment at a new basin reproduced a phenomenon occurring for a fast ferry; large roll motion and subsequent cargo shift in a quartering sea. Wave generators surrounding the whole periphery of the basin realized a designated directional sea. A carriage system tracked a free-running model ship and a movable weight simulated the cargo shift. Measuring the directional wave field in the basin confirmed the all-around wave generator successfully reproduced the intended wave field that was estimated for the location and the time of the incident. The encounter wave spectrum analyzed using measured data agree well with the theoretically predicted one. The reproduced ship motion, triggered by a small concentrating wave, tells how the ship responded in the successive large quartering waves and the validity of the procedure to reproduce the incident. Repeated measurements of the model ship’s extreme motion confirm a high repeatability of the experiment.     

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.     

浅水塔架式单点系泊系统低频响应实验研究

浅水中,单点系泊系统可能存在显著的低频运动,低频大幅运动响应会给系泊系统设计带来严重影响,是系泊系统设计的控制因素之一,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑。针对HYSY113FPSO单点系泊系统在浅水风浪流条件下的运动性能进行了物理模型试验研究和数值对比,定量分析了低频运动的运动量和产生的原因,所得结论可供今后浅水水域塔架式单点系泊系统设计参考。     

大型港口潜堤越浪后港内波况研究

采用波浪物理模型和数学模型相结合的方式,研究了大型港口潜堤越浪后港内的波况。基于断面物理模型试验,测定了波浪在潜堤的堤前和越堤后的传播规律,通过数学模型研究了波浪传播到港内的波况。对天津临港工业区的港内波况进行了分析研究,分别对TK-2D的缓坡方程波浪数学模型和MIKE21的BW波浪模型的模拟结果进行对比,结果表明2种波浪数学模型均可模拟潜堤越浪对港内波高的影响,但对于潜堤越浪后次生波的衰减特性模拟均不够准确,有待于进一步研究。     

多成份缆索静力特性测量及调整

针对一工作水深为160m的转塔式FPSO的系泊缆索,研究了在空气中测量和调整多成份系泊缆索静力特性的方法,并在模型试验水池中测量了经过调整的系泊缆索的静力特性,其结果与期望值符合程度令人满意.因此,可认为采用此法测量及调整多成分缆索的静力特性是适宜的.