半潛式平臺波浪砰擊分析與應用

高 暢，田其磊，李紅濤

(中國船級社 海工技術中心，天津 300457)

0 引 言

半潛式平臺能夠克服較為惡劣的海況條件，在深水海域石油勘探開發領域發揮著非常重要的作用[1-2]。氣隙與砰擊問題是半潛式平臺設計的關鍵問題之一：過小的氣隙會使平臺受到波浪砰擊，從而引起結構損壞；過大的氣隙會直接影響平臺造價，降低經濟性。2015年，某半潛式平臺在挪威海域遭遇陡峭波浪的砰擊，造成平臺結構損壞及人員傷亡，引發整個行業對半潛式平臺現有氣隙設計和安全性的擔憂。中國船級社(CCS)、挪威船級社(DNV)、美國船級社(ABS)等均據此開展研究，提出半潛式平臺允許存在一定的負氣隙，但平臺的砰擊強度必須滿足規范要求[3]。

波浪砰擊問題涉及強烈的非線性和不確定因素，目前通常采用理論計算與試驗相結合的方式[4]進行分析。理想的計算方法是采用CFD方法，CFD方法可考慮流體黏性和空氣壓縮等效應對波浪砰擊的影響[5]。然而，受計算效率的限制，該方法較難應用于形式復雜且尺寸較大的結構物，在實際工程應用中具有較大的局限性。半潛式平臺作為復雜龐大的海洋工程結構物，在設計、營運階段的砰擊分析既須滿足實際工程對準確性的要求，又須滿足工程應用對計算效率的要求。因此，如何選擇適當的計算方法，盡可能快速且足夠保守地估算波浪對平臺結構的砰擊作用，是目前亟需解決的問題。

1 砰擊分析流程

半潛式平臺砰擊分析需要從平臺整體完整性與受砰擊結構局部完整性兩方面進行考慮。……