海洋平臺系泊數(shù)值分析基本理論及計(jì)算方法

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1、從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果海洋平臺系泊數(shù)值分析基本理論及計(jì)算方法　　通常認(rèn)為，船舶碼頭系泊的主要因素可以看作以下幾個部分：碼頭、護(hù)舷、系泊纜、系泊結(jié)構(gòu)物、環(huán)境載荷。以上幾個因素相互影響，相互作用，最終決定系泊的結(jié)果。當(dāng)前系泊狀態(tài)主要受到風(fēng)、浪、流三種載荷，按照靜力計(jì)算方式或者采用經(jīng)驗(yàn)公式可以對風(fēng)、流載荷進(jìn)行估算和確定，但是波浪力比較特殊，是其中唯一的動載荷，碼頭系泊的動態(tài)船舶運(yùn)動特性可以看作波浪與結(jié)構(gòu)物的相互作用。波浪力在早期的研究中往往簡化為平均波浪力

2、或者等效波浪力，在考慮風(fēng)載荷和流載荷的疊加后，大多采用靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)方法進(jìn)行實(shí)際的纜繩受力、護(hù)舷受力計(jì)算，并沒有考慮到波浪的動態(tài)屬性。課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果　　系泊纜繩的張力計(jì)算需要遵循一定的計(jì)算準(zhǔn)則，在上個世紀(jì)80年代左右，chemjawski、Michaell就已經(jīng)提出了一種解析方法來求解計(jì)算船舶系泊纜張力。求解的方法有以下幾個重要步驟：

3、1）通過計(jì)算確定設(shè)定的方向船舶承受的風(fēng)、流和等效靜波浪力；2）計(jì)算求得由船舶橫搖、縱搖、垂蕩運(yùn)動引發(fā)的垂直方向靜回復(fù)力；3）用系泊攬本身屬性如長度、橫截面積、方向角度、彈性模量等屬性作為基礎(chǔ)計(jì)算求出系泊纜繩的剛度矩陣；4）最后一步，求出整個系泊系統(tǒng)的總的剛度矩陣，采取提高載荷大小的方式進(jìn)行迭代計(jì)算從而求得每個纜繩的張力值?！　∪S勢流理論　　在早期的碼頭系泊計(jì)算時往往采用靜力或者準(zhǔn)靜力的計(jì)算方法，后來理論發(fā)展，計(jì)算方式大多采用頻域或者時域分析方法。靜力或準(zhǔn)靜力分析方法僅適用與水域狀況較好、系泊船舶等運(yùn)動不大的情況，由此得出系泊纜繩、護(hù)舷受力和系泊物體的運(yùn)動。時

4、域方法結(jié)合三維勢流理論、脈沖響應(yīng)原理、纜繩護(hù)舷的非線性很好的解決了各種情況下系泊物體的碼頭系泊問題?！　榱诉m應(yīng)實(shí)際工程問題，三維勢流理論針對流體的性質(zhì)進(jìn)行了相應(yīng)的簡化，假設(shè)流體為無粘性、無旋、均勻的且不可壓縮的理想流體。之所以這樣簡化是因?yàn)椋骸　）波浪的波幅和系泊浮體相比量級很小，繞射作用明顯大于粘性影響，所以忽略粘性；　　2）對于理想流體而言，初始運(yùn)動無旋，之后任意時刻運(yùn)動均無旋，無旋假定合理；　　3）流體本身的密度幾乎不發(fā)生變化，水密度假設(shè)為均勻和不可壓縮也是合理的。波浪以及結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動狀態(tài)在液體自由表面附近都可以看作是微幅運(yùn)動。根據(jù)連續(xù)性方程和NS方

5、程推導(dǎo)求解流體運(yùn)動方程，可將其簡化為拉普拉斯積分的形式?！　…h(huán)境載荷計(jì)算課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果　　環(huán)境載荷主要包括風(fēng)載荷、流載荷和波浪載荷。　　風(fēng)載荷　　實(shí)際上，最有效的風(fēng)載荷計(jì)算方法為風(fēng)洞試驗(yàn)，F(xiàn)reathy和Vickery對半潛平臺進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，研究平臺傾角、風(fēng)向、上建布置等參數(shù)對風(fēng)載荷的影響，最終結(jié)果對比規(guī)范，得出平臺在不發(fā)生傾斜時的

6、風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和規(guī)范最為接近，一旦傾斜，結(jié)果相差很大。工程上常采用模塊法計(jì)算海上結(jié)構(gòu)物風(fēng)載荷，這也是ABS和DNV建議的方法。這種方法主要要采用將整個結(jié)構(gòu)物分解成不同的模塊，通過計(jì)算每個模塊的風(fēng)載荷的手段，最后疊加得到總的風(fēng)載荷。所以其部分計(jì)算結(jié)果很大程度上影響總體的準(zhǔn)確性。在海面高度z的風(fēng)速為：　　　　式中：zr——參考高度；v——參考高度風(fēng)速；p——指數(shù)。　　3.流載荷　　對于平臺水下部分進(jìn)行流載荷分析，求出流載荷系數(shù)需要利用不可壓縮流體的連續(xù)性方程和N-S方程。應(yīng)用有限體積法對控制方程進(jìn)行離散，使得自升式平臺水下受到流作用力能通過數(shù)值方式進(jìn)行求解?！　?.

7、波浪載荷　　海洋浮式結(jié)構(gòu)物受到的波浪載荷包括：一階波浪力、二階平均波浪力和速變及緩變波浪漂移力、高階脈沖力。課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果　　一階波浪聯(lián)盟力值與波幅成正比。二階波浪力在包含兩個頻率wi和wj時，和頻力是包含wi+wj的項(xiàng)，差頻力則是帶有wi-wj的項(xiàng)，此外二階力還包括一個平均成分。相對于一階力，二階力的量級小很多。和頻力主要在TLP

8、平臺垂蕩、縱搖、橫搖運(yùn)動的共振時候考慮