半潛式平臺自由衰減時域運(yùn)動數(shù)值仿真

祝 港，劉培林，黃福祥，田立鋒，昝英飛，黃 闊

(1.哈爾濱工程大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引 言

近年來，海洋油氣資源的勘探開發(fā)成為各國的重要戰(zhàn)略目標(biāo)，半潛式平臺(簡稱“平臺”)由于甲板面積大、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、可移動性高等優(yōu)點(diǎn)成為海洋油氣開采的首選裝備[1]。數(shù)值仿真已成功應(yīng)用于海洋石油開采過程，海上作業(yè)平臺運(yùn)動學(xué)數(shù)值模型的準(zhǔn)確性研究是海上作業(yè)數(shù)值仿真的重要環(huán)節(jié)。由于平臺的自由衰減運(yùn)動響應(yīng)能較準(zhǔn)確地反映平臺的阻尼系數(shù)、固有周期等重要參數(shù)[2-3]，橫搖、縱搖和垂蕩的自由衰減運(yùn)動響應(yīng)與平臺自身結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此研究平臺的自由衰減運(yùn)動響應(yīng)對校核其運(yùn)動學(xué)數(shù)值模型有重大意義[4-6]。WANG等[7]通過CFD仿真研究平臺縱搖自由衰減運(yùn)動，根據(jù)自由衰減曲線計算阻尼系數(shù)與衰減周期，研究結(jié)果表明，在有系泊狀況下自由衰減固有周期的仿真結(jié)果與模型試驗結(jié)果基本一致，縱搖運(yùn)動幅值在前半周期完全吻合，系泊裝置會影響衰減阻尼，隨著時間增加平臺運(yùn)動峰值差異逐漸增大。劉鯤[8]測量平臺在微小幅度下六自由度衰減曲線，并采用頻域方法獲取結(jié)構(gòu)固有周期和阻尼系數(shù)，與數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行對比，研究結(jié)果表明：在縱蕩、橫蕩自由衰減時剛度主要由錨泊系統(tǒng)提供，與模型試驗結(jié)果相比誤差較大；在橫搖、縱搖、垂蕩自由衰減時剛度由結(jié)構(gòu)自身提供，較為準(zhǔn)確。因此，可選取橫搖、縱搖、垂蕩等3個自由度進(jìn)行研究。……