波流耦合作用對圓筒型FPSO運動響應(yīng)的影響

易 叢, 于博騫, 盧文月, 李 欣, 黃龍威

(1. 中海油研究總院有限責(zé)任公司, 北京 100028;2. 上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點實驗室, 上海 200240;3. 上海交通大學(xué) 三亞崖州灣深海科技研究院, 海南 三亞 572000)

0 引 言

與船型浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO)相比，圓筒型FPSO由于其結(jié)構(gòu)簡單和優(yōu)異的運動性能已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。時域和頻域計算方法已成熟應(yīng)用于求解浮式結(jié)構(gòu)在波浪下的運動響應(yīng)，并根據(jù)試驗結(jié)果進行驗證。然而，在實際工程中海流和波浪同時存在并耦合作用于浮式結(jié)構(gòu)物，顯著增大浮式結(jié)構(gòu)物的運動響應(yīng)[1-3]。因此，準(zhǔn)確預(yù)測圓筒型FPSO在波流耦合下的運動響應(yīng)對FPSO的安全設(shè)計至關(guān)重要。

浮式結(jié)構(gòu)物的波流繞射和輻射的總體模式與純波浪作用的模式不同，波浪和海流的相互作用會導(dǎo)致復(fù)雜的流型，因此很難預(yù)測結(jié)構(gòu)的運動響應(yīng)。Airy波理論是最廣泛使用的規(guī)則波和海流作用模型。基于線性波和均勻流的解析模型已被驗證適用于海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計[4]。對于不規(guī)則波，WICHERS[5]對轉(zhuǎn)塔系泊的FPSO在不規(guī)則波、風(fēng)和海流聯(lián)合作用下的數(shù)值模擬進行全面的研究，使用非耦合方法在時域下推導(dǎo)此類模型的運動方程，并分別求解剛體和系泊纜的動力響應(yīng)。CHEN等[1]提出一種考慮波流相互作用的模型，研究波流耦合作用對浮式海上風(fēng)機動力響應(yīng)的影響，該解析模型基于Airy波理論，其海流的影響主要用于流速和加速度的計算。LIU等[6]開發(fā)一種時域數(shù)值方法用于解決波流耦合作用在半球形浮式結(jié)構(gòu)物上的問題，所預(yù)報的波浪力、波浪爬升和運動響應(yīng)結(jié)果都與頻域方法[7]非常接近。……