基于CFD方法的FPSO的波浪荷载和运动响应研究

作     者：左伊人 周琦 杨风艳 张敏 Zuo Yiren;Zhou Qi;Yang Fengyan;Zhang Min

作者机构：中国海洋大学工程学院山东省海洋工程重点实验室山东青岛266100 浙江华东建设工程有限公司浙江杭州310014 海洋石油工程(青岛)有限公司山东青岛266520 

出 版 物：《中国海洋大学学报（自然科学版）》 (Periodical of Ocean University of China)

年 卷 期：2024年第54卷第4期

页      面：141-150页

核心收录：

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51879247,52171281) 山东省重点研究发展计划项目(2020CXGC010702)资助 

主　　题：计算流体动力学 平均波浪力 运动响应 浮式生产储油船 黏性效应 

摘      要：针对浮式生产储油船(Floating production storage and offloading, FPSO)在深水作业时面临的恶劣海况问题,为保证其服役期间的安全性及作业效率,需要准确计算非线性波浪荷载和运动响应。本文应用基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)的软件STAR-CCM+建立了针对实尺度FPSO模型的数值水池,基于Richardson外推法,针对时间步长和网格尺寸,分析了二者的收敛性和数值不确定度。使用该数值水池模拟了不同波浪工况作用下FPSO的运动响应,计算其受到的二阶波浪力,并与势流结果进行对比。结果发现,随着波陡增大,平均波浪力的CFD结果逐渐大于势流结果,且呈现差异化增大。而波陡大于1/15时,纵摇的CFD结果明显大于势流结果。说明大波陡条件下,黏性效应对平均波浪力和纵摇影响明显,为恶劣海况下预报及修正FPSO的二阶波浪力和运动提供了参考。