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张力腿平台是目前深水油气开发应用较成熟的平台形式之一,在深海作业具有运动性能好、抗恶劣环境作用能力强、可移动等优点。我国南海油气资源丰富,结合目前国际的能源需求形式,迫切需要独立自主的开展适合南海海况的张力腿平台研发工作,以摆脱对国外的技术依赖,推动我国深海能源开发技术进步。本文依托某张力腿平台自主研发项目,借鉴2015年墨西哥湾1500米水深张力腿平台安装事故经验,完成了平台筋腱安装期间多体耦合动力分析。主要内容包括: 1)筋腱系统刚度分析及验证。针对张力腿平台系统中多根筋腱的并联模型,通过几何非线性分析,得到了筋腱和系统的总体刚度,给出静平衡位置下的刚度矩阵;基于势流理论计算了平台的关键水动力参数,通过时域方法进行平台非线性拟静态分析和自由衰减模拟,验证张力筋腱刚度。 2)筋腱安装期间的多体动力响应分析。给出筋腱安装作业流程,结合筋腱自由站立期间筋腱支撑浮体(TSB)与筋腱本体的相对位置,不考虑TSB之间的耦合效应下,分析了45种不同工况下TSB和筋腱的运动响应。通过危险点时域空间位置的判断识别,预报了危险的装载状态和海况环境。 3)基于CFD方法的对结构特殊的TSB进行水动力研究。考虑TSB开槽和端面对流场的扰动下,研究了不同开槽方向、TSB并列和错列布置时的升阻力变化。对U形槽以及不同布置位置下结构壁面产生三维流场现象进行讨论。 4)基于CFD方法下的TSB计算结果,对张力筋腱自由站立期间的多体动力响应进行修正,以叠加升力和修正阻力系数的形式,计算了考虑TSB开槽方向影响下单根张力筋腱自由站立时的TSB运动响应;考虑双TSB耦合作用下张力筋腱自由站立期间TSB并列、错列时的运动响应。 综合研究结果进行分析,给出张力筋腱安装期间的TSB耦合动力响应,给出安全海况并提出建议。