针对南海单点系泊浮式生产储卸油装置(floating production storage and offloading,FPSO),利用水动力分析软件ANSYS AQWA,基于三维势流理论建立其时域耦合分析模型,计算FPSO在正常作业和极端海况下的运动响应及系泊缆张力,分析其在不...针对南海单点系泊浮式生产储卸油装置(floating production storage and offloading,FPSO),利用水动力分析软件ANSYS AQWA,基于三维势流理论建立其时域耦合分析模型,计算FPSO在正常作业和极端海况下的运动响应及系泊缆张力,分析其在不同单缆和双缆组合失效条件下系统的刚度大小、船体运动响应和系泊缆张力,并对系泊系统的安全性能进行量化评估。结果表明:双缆失效对系泊系统纵荡和横荡刚度的降低更加显著,其中船艉同组双缆失效导致系泊纵荡刚度降至最小,舷侧同组双缆系泊失效则使横荡刚度降至最小,两种工况下船体纵荡与横荡更加剧烈,正常作业工况最大纵荡与横荡距离可达25 m和40 m;在十年一遇风浪条件下,单缆断裂后剩余缆绳张力仍可满足安全要求,但同组双缆断裂后,剩余系泊缆张力接近缆绳破断张力,失效风险显著增加;在百年一遇风浪条件下,单缆断裂时满足瞬态破损工况的安全标准,而双缆失效会引发剩余缆绳发生连续破断,最终导致FPSO完全失控。展开更多
由于中国南海海域海况十分恶劣,浮式钻井生产储油轮(FDPSO,Floating,Drilling,Production,Storage and Offloading vessel)定位方式的研究是海洋工程界值得关注的课题。文章采用数值模拟和模型试验的方法对多点系泊FDPSO水动力性能开展...由于中国南海海域海况十分恶劣,浮式钻井生产储油轮(FDPSO,Floating,Drilling,Production,Storage and Offloading vessel)定位方式的研究是海洋工程界值得关注的课题。文章采用数值模拟和模型试验的方法对多点系泊FDPSO水动力性能开展研究。数值模拟包括FDPSO船体频域水动力性能计算和船体/锚链时域耦合分析。船体频域水动力性能计算得到了水动力系数,波浪力和运动幅值响应算子;时域耦合数值分析得到了中国南海海域一年一遇海况和百年一遇海况下船体六自由度运动时历。模型试验在上海交通大学海洋工程深水池开展,包括静水衰减试验,白噪声试验和不规则波试验。对数值计算结果和模型试验结果进行了比较,验证了数值结果的准确性,并对多点系泊FDPSO在中国南海海域的水动力性能进行了研究。展开更多
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 flui...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。展开更多
文摘针对南海单点系泊浮式生产储卸油装置(floating production storage and offloading,FPSO),利用水动力分析软件ANSYS AQWA,基于三维势流理论建立其时域耦合分析模型,计算FPSO在正常作业和极端海况下的运动响应及系泊缆张力,分析其在不同单缆和双缆组合失效条件下系统的刚度大小、船体运动响应和系泊缆张力,并对系泊系统的安全性能进行量化评估。结果表明:双缆失效对系泊系统纵荡和横荡刚度的降低更加显著,其中船艉同组双缆失效导致系泊纵荡刚度降至最小,舷侧同组双缆系泊失效则使横荡刚度降至最小,两种工况下船体纵荡与横荡更加剧烈,正常作业工况最大纵荡与横荡距离可达25 m和40 m;在十年一遇风浪条件下,单缆断裂后剩余缆绳张力仍可满足安全要求,但同组双缆断裂后,剩余系泊缆张力接近缆绳破断张力,失效风险显著增加;在百年一遇风浪条件下,单缆断裂时满足瞬态破损工况的安全标准,而双缆失效会引发剩余缆绳发生连续破断,最终导致FPSO完全失控。
基金Supported by the National Scientific and Technology Major Project (Grant No. 2008ZX05026-006)CNOOC-SJTU Deep Water Engineering Technique Center
文摘由于中国南海海域海况十分恶劣,浮式钻井生产储油轮(FDPSO,Floating,Drilling,Production,Storage and Offloading vessel)定位方式的研究是海洋工程界值得关注的课题。文章采用数值模拟和模型试验的方法对多点系泊FDPSO水动力性能开展研究。数值模拟包括FDPSO船体频域水动力性能计算和船体/锚链时域耦合分析。船体频域水动力性能计算得到了水动力系数,波浪力和运动幅值响应算子;时域耦合数值分析得到了中国南海海域一年一遇海况和百年一遇海况下船体六自由度运动时历。模型试验在上海交通大学海洋工程深水池开展,包括静水衰减试验,白噪声试验和不规则波试验。对数值计算结果和模型试验结果进行了比较,验证了数值结果的准确性,并对多点系泊FDPSO在中国南海海域的水动力性能进行了研究。
文摘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。
