航行状态下钻井船月池内流场特性

以某钻井船"凸"字型月池为研究对象,基于黏流理论,运用FINE MARINE软件对某钻井船的月池附加阻力及流场特性进行研究.研究发现,开敞式的月池使得钻井船航行阻力增加,最大占船舶总阻力的19.34％,月池附加剩余阻力是月池附加阻力增加的主导因素."凸"字型月池内流体的流场完整地呈现了月池内流体的漩涡运动以及对月池后壁砰击运动的全过程.在高航速下,"凸"字型月池内流体运动主要是以晃荡运动为主导的,晃荡与活塞混合的运动模式;月池内流体的周期性漩涡运动主要形成于月池中后缘,流体对月池后壁的砰击作用增大了月池受力,并随航速的增加而愈加剧烈;月池的受力谱峰频率分别为0.820Hz和1.046Hz,与月池波面变化的谱峰频率相同.通过探究月池流场运动形式和月池附加阻力机理,可对钻井船"凸"字型月池设计提供一定的借鉴和参考.     

基于CFD的钻井船月池流场及附加阻力研究

研究了基于CFD方法的钻井船月池流场及阻力性能。针对某阶梯型月池的钻井船,采用定常方法分析其阻力性能,并与模型试验结果进行比较,分析钻井船月池阻力数值计算方法的可靠性;采用非定常方法模拟月池内流体的非定常流动,分析月池附加阻力产生的原因。计算方法及所得出的结论可为具有月池的船舶阻力性能研究提供参考。     

月池对钻井船阻力性能影响研究

针对钻井船海上航行工程背景,考虑浮态变化对钻井船阻力的影响,采用粘性流体力学算法,对某艘有详细实验数据的钻井船在静水中的阻力性能进行计算与分析。通过研究网格划分形式与网格数量等因素对计算结果的影响,确定合理的网格划分方法,提高计算的准确性。之后,对一艘3 000 m深水钻井船进行计算,分析月池形状与航速等方面对钻井船阻力的影响,有较好的实际应用前景。     

带月池深海钻井船摇荡运动性能分析

海上钻井作业过程要求钻井船具备良好的稳定性能,而月池内流体柱的不规则振荡以及钻井船细长的船体外形都将对船体运动性能造成不利影响,从而限制其在恶劣海域的作业适应性。文章基于三维势流理论对带月池钻井船的摇荡运动进行预报,并通过船模试验对预报结果进行有效性验证。在此基础上,提出钻井船摇荡运动衡准值,对钻井船海上作业适应性进行研究,分析月池尺度和形状对钻井船运动性能的影响。     

月池对钻井船阻力性能的影响研究

钻井船是当前海洋工程装备研发的热点,本文考虑月池对钻井船阻力性能的影响,以某245m钻井船为研究对象,采用CFD软件Fine/marine计算不同航速下月池封闭与开敞时钻井船阻力,同时在江苏科技大学拖曳水池中进行缩尺模型试验。通过观察试验现象结合CFVIEW后处理软件,同时对比数值计算和模型试验结果,研究发现：月池开敞时,船身周边流场发生改变,月池内水流周期性剧烈运动形成压力差,导致钻井船阻力增加幅度在25%～30%左右。本文通过探究月池增阻机理,可为钻井船月池设计提供一定的借鉴和参考。     

深海采矿船月池对阻力性能影响的研究

深海采矿船为了减小作业时设备受波浪力的影响而设置了月池，然而月池会影响船舶的航行性能。论文应用RANS方程和VOF处理自由面的数值模拟方法，研究月池对深海采矿船阻力的影响。在拖曳水池中进行了有月池与无月池条件下的模型阻力试验，对数值计算方法进行了验证。然后基于数值方法开展了3种不同形状月池方案下阻力和航行姿态的研究，获得相应的阻力与兴波特性。研究表明，月池会导致采矿船静水阻力增大，模型阻力增加3%～7%，实船阻力增加6%～12%。     

船舶月池的阻力与流场特性及其改进型式

[目的]月池是一种从甲板至船底的贯穿船体的开口结构。船舶航行时,月池内流体的复杂流动会给阻力性能带来严重影响。[方法]采用计算流体动力学(CFD)方法对带月池船舶的静水阻力及月池流场进行数值模拟,并对阶梯型与切角型这2种典型月池改进型式的阻力性能进行验证。[结果]结果显示,月池的设置使得船舶总阻力增幅达50.88%,产生的月池阻力与压差阻力的大幅增加值接近,阶梯型和切角型月池对月池增阻的最大降低幅度分别可达80%和40%。流动细节详细呈现了流场内的漩涡运动过程、月池引起阻力增加的规律以及改进型式月池对月池增阻的改善机理。[结论]月池引起的阻力变化与流场内的周期性漩涡运动密切相关,并随航速变化有所差异。阶梯型月池增加了流体运动的阻尼,切角型月池缓解了漩涡对后池壁的强烈作用,能够较好地降低月池引起的增阻。     

带月池超深水钻井船的水动力特性

基于三维势流理论,开展钻井船水动力性能数值计算,完成月池、黏性阻尼对钻井船水动力和运动性能的影响分析,研究带月池钻井船水动力和运动性能特性,以期指导钻井船及其月池的设计。     

深水钻井船运动性能分析

采用数值计算与模型试验相结合的方式研究深水钻井船的运动性能。对某钻井船的垂荡、横摇和纵摇运动进行短期预报,并衡量钻井船在特定海况下的钻井作业能力;同时,针对钻井船具有较大月池开口这一特点,分析研究了月池开口对钻井船运动性能的影响。     

波浪作用下钻井船月池内流体水动力性能研究

为了规避钻井船月池内发生共振情况带来的危险,本文采用势流理论和CFD数值模型相结合的方式,对钻井船的水动力性能和月池内流体运动进行研究。在入射波为月池共振周期的情况下,将船体有无耦合运动时月池内流体的不同运动进行比较研究,得出船体运动会增大月池内流体运动的结论。     

波浪作用下月池开口对钻井船水动力的影响

结合模型试验与频域数值计算结果,分析月池对船体水动力性能的影响,并对模型试验与数值计算的RAO、月池敞开和封闭的RAO、运动统计结果和附加质量系数进行对比。分析结果显示:月池开口会增大横摇和垂荡运动幅值,并且减小船体的横摇固有周期;当外部激励使月池发生共振时,月池内流体产生的附加质量会发生剧烈变化。因此,月池开口对船体水动力性能会产生一定负面影响,作业时,应当避免发生共振现象。     

浮式钻井生产储卸装置运动性能分析

首先介绍了浮式钻井生产储卸装置(FDPSO)设有月池开口的船型特点,为评估月池开口对FDPSO船体运动性能的影响,设计了不同月池尺寸的方案。采用三维势流理论对不同月池尺寸方案水动力性能进行计算,得到FDPSO船体运动传递函数,总结FDPSO船体横摇和垂荡运动响应随月池尺寸变化的规律,并确定合理的目标FDPSO方案。最后对目标FDPSO方案进行运动性能实例分析,评估目标FDPSO方案的耐波性。     

Experimental study of drillship resistance performance in open and closed state of moonpool北大核心CSCD

[Objective] This paper carries out an experimental study of a multi-function dirllship model with moonpool structure in towing tank, aiming at analyzing the effects of the moonpool structure on the ship resistance in open and closure condition.[Methods]Taking a dirllship as the research object, the ship motion response in regular and irregular waves is investigated. The resistance of the ship in hydrostatic water and waves is measured with tension sensors, and the acceleration characteristics of the bow, midship and stern are analyzed by acceleration sensors.[Results]The results indicate that hull resistance under light load conditions is greater when open moonpool, while hydrostatic water resistance with closed moonpool is greater under design load conditions. The closed moonpool in regular waves reduces stern acceleration by 58.2%, bow resistance by 46.7% and heave response by 41.8%. The peak of resistance at the bow in irregular waves is about ten times higher than that at the stern, and the peak of resistance occurs more often when the moonpool is open at the same time.[Conclusions]The experimental study shows that the difference in load conditions changes the waterplane area and affects the hull resistance in hyrostatic water. In contrast, the closure of the moonpool not only reduces acceleration and resistance, but also improves surge and heave. As such, this paper can provide references for the structural design of drillships with moonpools. © 2023 Journal of Nanjing Agricultural University. All rights reserved.     

CFD simulation of the vertical motion characteristics of the moonpool fluid for the truss spar

The research purpose of this paper is to estimate theimpacts of the parameters of the guide plate on the vertical motioncharacteristics of the moonpool fluid. With the volume of fluid（VOF） method, three-dimensional models of the moonpool fluidmotions of the truss spar platform are established. Simulationresults are then presented for the moonpool forced oscillation byemploying the dynamic mesh method and user-defined functions inFLUENT. The motions of the moonpool fluid and the loads on theguide plates are obtained for both cases of square-ring andcrisscross. The results show that the shape and area of the guideplate at the bottom of the moonpool have a significant impact onthe physical parameters of the moonpool, including the load on themoonpool guide plate, motion form of the moonpool fluid and themass flow rate.     

基于谱分析方法的月池角隅结构疲劳强度分析

随着海洋油气资源开发的深水化和海洋工程船舶的大型化,船体结构的疲劳强度问题日益突出,尤其是月池角隅区域结构的疲劳问题,一直是业内关注的热点。论述了谱分析方法的基础理论,并以基于谱分析方法的疲劳强度评估流程为主线,对疲劳强度计算的完整过程作了较为详细的说明。以某深水多功能水下工程船为例,基于谱分析方法对目标船月池角隅区域船体结构进行了细化节点的疲劳强度分析,计算获得其疲劳累计损伤度和疲劳寿命值,并对于疲劳危险节点进行了结构优化。该研究为类似月池角隅区域船体结构的设计提供了可行的方法。     

深水钻井船波浪载荷预报

以两艘钻井船为例,分别计算其波浪载荷传递函数和波浪载荷长期预报值,将计算结果与规范计算值比较,且对其中一艘钻井船计算其不考虑月池开孔时的波浪载荷预报,试图找出钻井船与常规船型的差异,为结构设计人员在钻井船设计方面提供一定的借鉴。