破浪板對FPSO大型LPG儲罐晃動的抑制作用

陳 靜，潘大新，程久歡

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引 言

浮式生產儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，FPSO)是長期飄浮在固定海域、不解脫的生產儲卸油裝置，當FPSO設有輕烴回收裝置比如液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas，LPG)系統時，為滿足穿梭油船的集輸要求和時間間隔，同時避免對冷卻介質的需求，通常需設置大型常溫高壓臥式LPG儲罐[1]。很多FPSO地處臺風高發海域，且LPG儲罐一般直接布置在船體主甲板以上的模塊平臺上，位置高、晃動幅度大，罐內液體的晃動沖擊甚至會破壞罐壁和罐體支持結構。

為減小并緩和FPSO晃動時儲罐內的液體介質對儲罐的沖擊影響，通常可以在儲罐筒體內設置橫向破波結構，以減緩儲罐內液體的波動，減小由液體介質波動產生的儲罐殼體附加彎曲應力和沖蝕。該結構對儲罐本身也有一定的加強，從而延長儲罐壽命。由于流體運動的復雜性，經驗公式的計算準確率較低，破浪板的設計與分析往往采用臺架和水池試驗方法，不僅需要設計和制作不同的實體模型，試驗操作工況多且復雜，而且耗時長，造價也相對較高[2]。隨著高性能模擬技術的發展，采用流體力學模擬計算的方式越來越多，可大幅節省試驗成本并縮短工程周期[3]。

1 理論基礎

晃動問題和建模基于自由表面的移動邊界，求解移動邊界的位置是建模的目標。目前捕捉自由表面的方法主要分為波面捕捉法和波面追蹤法：波面捕捉法包括連續輸運法、流體體積(Volume of Fluid，VOF)法、相位場法等，波面追蹤法包括移動網格法、MAC(Marker and Cell)法等。……