FPSO串靠外输时的多浮体系统响应分析

论文摘要

外输系统是FPSO整个概念设计中一个很重要的部分,而FPSO的外输作业安全会受到多种因素的影响,比如恶劣而多变的海洋气候环境、FPSO与穿梭油轮之间存在的水动力相互干扰和船体间的相互运动。本文对FPSO在串靠外输作业时与油轮通过柔性系泊连接组成的多浮体系统,进行了水动力分析和多浮体系统响应的研究分析,主要内容如下:选定中国南海海域作业的一艘FPSO,对其与串靠油轮组成的多浮体在三种典型装载工况和三组不同间距下的水动力性能进行了计算,计算考虑了两船之间的水动力相互干扰,得到了两船各自的一阶波浪力、一阶运动RAO和二阶定常力,通过对比分析得出了不同参数对两船体水动力性能的影响。对FPSO外输多浮体系统响应进行时域分析,针对外输作业中两船的相对运动和外输大缆的强度安全等受关注的问题,对多浮体系统在不同装载工况、不同大缆参数(包括大缆长度和刚度)、有无拖轮作用以及危险环境条件(包括风速增加和风向改变)下的响应进行了计算,得到了各个状态下的两船间的相对运动响应和大缆张力响应的时历曲线,并通过对比分析得出了不同系统状态和不同系统参数对多浮体系统响应的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的目的和意义
• 1.2 多浮体水动力分析研究现状
• 1.3 多浮体系统运动响应研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 FPSO 的外输方式
• 2.1 外输系统概述
• 2.2 立管和管道外输
• 2.3 近岸外输
• 2.4 油轮外输
• 2.4.1 独立卸载系泊系统
• 2.4.2 旁靠外输
• 2.4.3 串靠外输
• 2.5 FPSO 外输方式的选择
• 2.6 本章小结
• 第3章 多浮体系统响应分析的理论基础
• 3.1 多浮体水动力相互干扰分析理论
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 非定常扰动速度势求解
• 3.1.3 一阶水动力
• 3.1.4 一阶运动响应
• 3.1.5 二阶定常力
• 3.1.6 自由液面修正
• 3.1.7 随机波浪中的频谱响应
• 3.2 多浮体系统响应时域分析理论
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 假设
• 3.2.3 坐标系
• 3.2.4 基本方程
• 3.2.5 外载荷的定义
• 3.2.6 阻尼载荷
• 3.2.7 波频运动
• 3.2.8 系泊线张力
• 3.3 算例及验证
• 3.4 本章小结
• 第4章 多浮体系统水动力分析
• 4.1 面元网格生成与水动力计算
• 4.1.1 FPSO 及穿梭油轮的主要参数
• 4.1.2 水动力分析的两船体面元模型
• 4.1.3 两船体的水动力分析
• 4.2 两船体不同装载工况下的水动力比较分析
• 4.2.1 不同装载工况下的一阶波浪力
• 4.2.2 不同装载工况下的一阶运动RAO
• 4.2.3 不同装载工况下的二阶定常力
• 4.3 两船体不同间距下的水动力比较分析
• 4.3.1 不同间距下的一阶波浪力
• 4.3.2 不同间距下的一阶运动RAO
• 4.3.3 不同间距下的二阶定常力
• 4.4 本章小结
• 第5章 FPSO 外输多浮体系统的时域分析
• 5.1 时域模拟分析的目的和过程
• 5.2 外输作业的海洋环境条件
• 5.3 外输系统模型
• 5.4 多浮体系统的平衡分析
• 5.5 多浮体系统响应的时域分析
• 5.5.1 低频与波频作用对多浮体系统响应的影响
• 5.5.2 风向改变环境条件下多浮体系统的响应
• 5.6 外输多浮体系统参数对比分析
• 5.6.1 不同装载工况下多浮体系统的响应
• 5.6.2 两船不同间距下多浮体系统的响应
• 5.6.3 大缆不同刚度下多浮体系统的响应
• 5.6.4 风速增大环境条件下多浮体系统的响应
• 5.6.5 风向改变环境条件下多浮体系统的响应
• 5.6.6 低频力对多浮体系统响应的影响
• 5.6.7 拖轮的作用
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢