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中国造船 2021年第2期62卷 55-67页

作者：黄郑鑫刘利琴刘亚柳孟春蕾天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

研究规则波中内转塔浮式生产储卸油平台(FPSO)的艏摇失稳现象。采用SESAM软件建立船舶水动力模型并计算水动力系数。考虑平均漂移力,建立了FPSO艏摇单自由度非线性动力学方程。应用Lyapunov稳定性定理分析平衡艏摇角随波长-船长比的叉... 详细信息

研究规则波中内转塔浮式生产储卸油平台(FPSO)的艏摇失稳现象。采用SESAM软件建立船舶水动力模型并计算水动力系数。考虑平均漂移力,建立了FPSO艏摇单自由度非线性动力学方程。应用Lyapunov稳定性定理分析平衡艏摇角随波长-船长比的叉形分岔现象,并与模型试验进行对比,结果吻合较好,验证了理论分析的正确性。分析了横摇和纵摇阻尼、内转塔位置和载况对FPSO艏摇失稳的影响。考虑一阶波浪力和平均漂移力,建立了FPSO的6自由度全耦合动力学方程并数值求解,研究艏摇失稳时FPSO的6自由度运动响应,分析艏摇初始条件的影响。计算结果表明,初始条件的细微差异会导致不同的运动响应,艏摇失稳会显著增大横摇响应幅值。

关键词：浮式生产储卸油平台(FPSO) 艏摇失稳稳定性分析相平面叉形分岔

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内转塔式FPSO艏摇失稳机理研究

内转塔式FPSO艏摇失稳机理研究

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作者：黄郑鑫天津大学

学位级别：硕士

船型浮式生产储卸油平台(FPSO)是一种集油气开发、生产处理、储存外输和人员居住于一体的海洋石油开采工程装备。FPSO多采用单点系泊系统锚泊在海上,能够通过风向标效应自动调整到环境载荷最小的方位规避风浪的破坏力。海上实践表明,在... 详细信息

船型浮式生产储卸油平台(FPSO)是一种集油气开发、生产处理、储存外输和人员居住于一体的海洋石油开采工程装备。FPSO多采用单点系泊系统锚泊在海上,能够通过风向标效应自动调整到环境载荷最小的方位规避风浪的破坏力。海上实践表明,在特定波长的规则波下,FPSO会失去艏摇控制,风向标效应失效,船体会在接近横浪的状态下平衡。本文针对这种不可预测的艏摇角改变的现象即为艏摇失稳现象展开研究。开展了内转塔式FPSO在规则波中的艏摇失稳试验。针对一艘经典船型的FPSO采取1:80的缩尺比制作模型,设计了截断的系泊系统,研究了平衡艏摇角随波长船长比的变化关系。建立了规则波中的单自由度艏摇非线性方程,基于水动力计算软件SESAM计算FPSO的水动力参数,基于Lyapunov稳定性定理和Hamilton相流研究了平衡艏摇角随波长船长比的叉形分岔现象,通过与模型试验的对比验证了该理论方法的正确性。通过参数敏感性分析研究了横摇和纵摇阻尼、内转塔距重心的距离以及载况等因素对平衡艏摇角的影响。基于系泊浮体的六自由度全耦合方程编写了数值求解程序,分析了发生艏摇失稳对六自由度响应的影响,并研究了波陡和初始艏摇角对艏摇失稳现象的影响。研究了FPSO在随机波中的艏摇失稳机理。通过Newman近似考虑慢漂激励载荷,建立了随机参数激励下的艏摇运动方程。基于能量包线随机平均法求解了艏摇角的平稳概率密度函数,通过与Monte Carlo模拟的对比验证了解析方法的可靠性,给出了应用能量包线随机平均法时的阻尼适用范围,并通过参数敏感性分析研究了波浪参数、横摇和纵摇阻尼以及内转塔位置等因素对艏摇响应的影响。

关键词：内转塔式FPSO 艏摇失稳模型试验叉形分岔数值模拟参数激励能量包线随机平均法

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基于全耦合时域运动模拟的FPSO艏摇失稳研究

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动力学与控制学报 2022年第6期20卷 41-48页

作者：刘亚柳陈迪郁刘利琴黄郑鑫天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300354 中交第二航务工程局有限公司武汉430040 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室武汉430040 交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心武汉430040 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司武汉430040

本文建立系泊浮体全耦合非线性六自由度方程,研究了规则波中FPSO的艏摇失稳现象.将数值求解得到的平衡艏摇角与试验结果进行对比,验证了方程的准确性.分析了艏摇失稳对FPSO运动响应的影响,研究了初始艏摇角、波陡对FPSO艏摇失稳和运动... 详细信息

本文建立系泊浮体全耦合非线性六自由度方程,研究了规则波中FPSO的艏摇失稳现象.将数值求解得到的平衡艏摇角与试验结果进行对比,验证了方程的准确性.分析了艏摇失稳对FPSO运动响应的影响,研究了初始艏摇角、波陡对FPSO艏摇失稳和运动响应的影响.结果表明:FPSO在特定波长船长比下会发生艏摇失稳现象,作用在船体上的波浪载荷增大,从而引起较大的横摇和垂荡响应;波陡不会影响最终平衡艏摇角,但会影响艏摇达到平衡所需的时间以及运动响应幅值;初始艏摇角会影响FPSO最终达到的平衡位置和运动响应.

关键词：艏摇失稳数值模拟全耦合方程

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FPSO艏摇失稳运动响应分析

FPSO艏摇失稳运动响应分析

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第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：刘亚柳刘利琴孟春蕾天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室

实践表明,在特定波长的规则波下,FPSO会失去艏摇控制,风向标效应失效,船体会在接近横浪的状态下平衡。本文基于六自由度全耦合非线性方程,数值求解规则波下内转塔式FPSO的艏摇失稳运动。基于HydroD计算静水力系数、水动力系数和波浪载... 详细信息

实践表明,在特定波长的规则波下,FPSO会失去艏摇控制,风向标效应失效,船体会在接近横浪的状态下平衡。本文基于六自由度全耦合非线性方程,数值求解规则波下内转塔式FPSO的艏摇失稳运动。基于HydroD计算静水力系数、水动力系数和波浪载荷传递函数计算当前时刻位移和速度下的静水恢复载荷、水动力载荷和波浪载荷,基于准静态多段式悬链线理论计算当前位置下的系泊载荷。计算结果表明,FPSO发生艏摇失稳后的平衡艏摇角越大,其纵荡、垂荡和横摇的稳态响应幅值也就越大;波陡越大,艏摇达到稳态所需的时间越短,纵荡运动的平衡位置以及六自由度稳态响应幅值越大,但其不会影响系统的平衡艏摇角;对于存在多个平衡点的工况,艏摇角初始位置会影响平衡艏摇角以及六自由度稳态运动响应。

关键词： FPSO 艏摇失稳非线性方程运动响应

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基于全耦合时域运动模拟的FPSO艏摇失稳研究

基于全耦合时域运动模拟的FPSO艏摇失稳研究

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第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：刘利琴刘亚柳黄郑鑫刘丁天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室

本文建立系泊浮体全耦合非线性六自由度方程,研究了规则波中FPSO的艏摇失稳现象。将数值求解得到的平衡艏摇角与试验结果进行对比,验证了方程的准确性。分析了艏摇失稳对FPSO运动响应的影响,研究了初始艏摇角、波陡对FPSO艏摇失稳和运... 详细信息

本文建立系泊浮体全耦合非线性六自由度方程,研究了规则波中FPSO的艏摇失稳现象。将数值求解得到的平衡艏摇角与试验结果进行对比,验证了方程的准确性。分析了艏摇失稳对FPSO运动响应的影响,研究了初始艏摇角、波陡对FPSO艏摇失稳和运动响应的影响。结果表明:FPSO在特定波长船长比下会发生艏摇失稳现象,作用在船体上的波浪载荷增大从而引起较大的横摇和垂荡响应;波陡不会影响最终平衡艏摇角,但会影响艏摇达到平衡所需的时间以及运动响应幅值;初始艏摇角会影响FPSO最终达到的平衡位置和运动响应。

关键词：艏摇失稳数值模拟全耦合方程

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