輕型TLP垂向振動的磁流變阻尼器半主動控制研究

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(華南理工大學 土木與交通學院，廣州 510641)

輕型張力腿平臺(tension leg platform，TLP)是在傳統型TLP的基礎上提出來的，是一種適用于我國南海中淺水深海域石油開采的平臺型式[1]。為了限制其平面內的運動(橫蕩、縱蕩、艏搖)，需增大張力腿的剛度系數，進而影響其垂向振動響應，加之波浪的二階力的影響，其垂向將產生高頻振動springing及ringing，對結構強度及作業的順利開展帶來負面影響，必須對其進行垂向振動控制[2]。磁流變阻尼器廣泛應用于土木工程的振動控制中，其具備控制力施加快速、出力大、能耗低、結構簡單等優點，本文將其應用到TLP的垂向振動控制中，探討其減振效果。

1 基于AQWA的水動力計算

1.1 AQWA分析流程

1)根據相關資料，在ANSYS傳統界面中建立輕型TLP的三維模型，并使用殼單元shell63將模型表面劃分成四邊形網格。

2)使用“ANSTOAQWA”宏命令導出后綴名為aqwa的數據文件，更改后綴名為dat。

3)在dat文件中設置張力腿平臺質量、波浪頻率、波浪入射角等參數。在option cards卡片中添加CQTF、AQTF、NQTF選項，使用近場法求解，以用于輸出后綴名為QTF的二進制文件，此文件包括了二階波浪力的和頻、差頻矩陣，用于后續程序調用。

4)調用AQWA-LINE模塊，輸入dat文件進行求解。

5)使用AQWAGS進行后處理，輸出張力腿平臺6自由度RAO(response amplitude operator，幅值響應算子)，繪制頻域下的一階波浪力、附加質量、輻射阻尼等曲線圖，并保存成后綴名為PTA的二進制文件，用于后續數值計算程序的調用。

1.2 AQWA中平臺模型的建立

輕型張力腿平臺的設計參數[3]見表1，工作水深120 m。二維模型、AQWA網格劃分模型和計算模型見圖1～3。……