深海半潜式平台的水动力及系泊系统时域耦合分析
深水半潜式钻井平台防台措施探讨

深水半潜式钻井平台防台措施探讨李阳;张威;谢彬【摘要】中国南海台风频发,给海洋油气资源安全高效的开发带来了一定的挑战。
随着近海石油资源的日益减少,未来海洋石油开发将逐渐聚焦深水区。
深水半潜式钻井平台是南海深远海重要的钻井装备。
因中国南海台风强度大且其产生经常出人预料,在某些平台无法紧急撤台的情况下,如何有效避台或减小台风对平台造成的损失是工程设计人员必须面对的问题。
以某座深水半潜式钻井平台为研究对象,详细分析了深水半潜式钻井平台避台原则及防台措施,并讨论了调整平台艏向对减小平台整体受力的影响。
采用三维势流理论和时域耦合分析方法计算平台在不同吃水下的总体性能,分析对平台系泊张力及运动性能的影响,探讨通过改变平台吃水而降低系泊系统的受载,从而避免系泊系统破坏的可行性,最终得到可指导平台操作的结论。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】9页(P396-404)【关键词】深水半潜式钻井平台;台风;系泊系统;防台【作者】李阳;张威;谢彬【作者单位】中海油研究总院【正文语种】中文【中图分类】TE951台风①是产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋,其经过时常伴随着大风和暴雨。
2004—2005年,墨西哥湾先后经历了3次罕见的4级以上飓风②:Ivan,Katrina和Rita,造成了大量的海洋平台、管线等生产设施的损坏,历时6个月90%的油田才恢复到灾前的生产水平,给墨西哥湾的海洋石油工业带来了巨大的经济损失。
南海属于台风频发的海域,据不完全统计,2006—2008年间,影响南海地区的12~13级台风③和热带气旋不少于30个。
近年来频发的台风等灾害性气候已给海上油气的开发带来了严重的影响。
进入21世纪,世界范围内的气候复杂多变,常常超出人们之前的认识。
南海台风突发性强,强度较大,路径变化多端,而我国对于南海的海洋环境监测和认识还有待加强。
确保海上生产设施安全高效的作业和海上人员的人身安全是我们必须面对的问题。
10半潜式平台水动力性能研究

第24卷第1期2009年2月中国海洋平台CHI NA O FFSH OR E PL AT FO RM V ol.24N o.1F eb.,2009收稿日期:2008 10 14基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA09A103)作者简介:杨立军(1983-),男,硕士研究生,现主要从事半潜式平台水动力研究。
文章编号:1001 4500(2009)01 0001 09半潜式平台水动力性能研究杨立军, 肖龙飞, 杨建民(上海交通大学,上海200030)摘 要:介绍了近年来国内外关于半潜式平台水动力性能的研究,包括垂荡运动性能、低频运动性能、气隙问题、涡激运动,以及基于水动力分析的参数优化设计和新概念设计等,并对水动力性能数值预报方法进行了分析。
关键词:半潜式平台;水动力;深水中图分类号:O352 文献标识码:AREVIEW O N THE S TUDY OF HYDRODYNAMIC SOF SEMI S UBMERSIBLE PLATFORMSYANG Li jun, XIAO Long fei, YA NG Jian min(Shang hai Jiao T ong U niv ersity ,Shang hai 200030,China)Abstract:Recent studies o f hydrody namic perfo rmance of sem i submersible platform ar epresented in this paper,w hich focuses o n heave m otions,low frequency m otions,air g ap,vo rtex induced motions (VIM),par am etric optim ization and new concept desig n based on hydro dynamic analy sis.Besides,the num er ical methods for prediction of hy dro dynamic perfo rmance are intro duced and analy zed.Key words:sem i submersible platform;hydrodynam ics;deepw ater0 引言半潜式海洋平台从上世纪60年代初出现以来,在海洋石油勘探开发中一直得到广泛应用[1]。
半潜式海上漂浮式风力机气-水动全耦合分析

半潜式海上漂浮式风力机气-水动全耦合分析
黄浩达;刘青松;岳敏楠;缪维跑;李春;马璐
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】2024(44)11
【摘要】针对传统水动力学求解软件与其他数值分析代码不能充分考虑叶片气动载荷分布、涡尾迹结构以及风波耦合效应。
通过STAR-CCM+中具有叠加运动和悬链线系泊求解器的动态流动相互作用模块建立一套气动-水动-系泊完全耦合动力学方法,开发较为可靠的漂浮式风力机数值模型。
通过分析平台自由衰减曲线、6自由度响应以及风轮气动性能验证了所提耦合模型的可靠性;三维可视化流场分析表明,漂浮式风力机在波浪载荷作用下产生6自由度运动,叶片表面与涡管产生的脱落涡与塔架、机舱后方尾涡相互作用,加剧流场复杂性。
结果可为漂浮式风力机流场优化与设计提供一定理论参考。
【总页数】10页(P4367-4375)
【作者】黄浩达;刘青松;岳敏楠;缪维跑;李春;马璐
【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院;上海市动力工程多相流动与传热重点实验室(上海理工大学);中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TK83
【相关文献】
1.海上浮式风电机半潜式平台二阶水动力计算与响应特性分析
2.新型半潜式海上风力机基础水动力特性研究
3.半潜式海上风力机流固耦合特性分析
4.基于空气动力-水动力耦合的新型半潜式海上风机动力响应分析
5.半潜式平台漂浮式风力机阵列平台普通海况动态响应研究
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基于空气动力-水动力耦合的新型半潜式海上风机动力响应分析

基于空气动力-水动力耦合的新型半潜式海上风机动力响应分
析
魏东泽;阙小玲;付图南
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2022(26)6
【摘要】本文概念性地设计一种新型半潜式海上风机基础,分析基础的水动力系数和幅频运动特性。
提出一种基于SESAM-FAST-ORCAFLEX软件的风机-基础-系泊系统全耦合模拟方法,考虑二阶波浪力和粘性阻尼的作用,对风机系统进行空气动力-水动力时域耦合分析,并研究风浪入射角对运动响应和系泊力的影响。
结果表明:新型半潜式风机基础具有良好的运动性能,在横荡、垂荡、横摇和纵摇方向上较现有型式有大幅的提升;风浪入射角对运动响应和系泊力有明显影响,在纵荡、横荡、横摇和首摇方向上动力响应受入射角的影响较大;同一工况下,系泊力随着入射角度的增大而增大,极端工况下系泊力最大值是工作工况的2.5倍,在系泊系统设计时需要重点关注。
【总页数】18页(P843-860)
【作者】魏东泽;阙小玲;付图南
【作者单位】浙江海洋大学海洋工程装备学院;中国海洋大学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P751
【相关文献】
1.海上风机半潜式基础概念设计与水动力性能分析
2.张力腿式浮式风机平台的水动力和空气动力耦合响应分析
3.海上风机半潜型浮式基础水动力性能研究
4.基于空气动力-水动力耦合分析的SPAR基础浮式风机系泊系统疲劳分析
5.新型半潜式双模块风机结构动力响应分析
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深水半潜式钻井平台码头抗台风系泊计算分析

算流体力学 ( F c D)的方法计算平 台的纵向和横 向流载荷。对于具有变刚度特性的尼龙系泊缆,使用集中
质 量法 进行 模 拟 。对 于橡 胶护 舷 ,采用 线 性化 处理 ,将护 舷达 到 某一 反 力前 的刚度 曲线 看 做线性 的,并忽 略 其 受力面 积 的影 响 。对 于码 头 护舷 ,对在 达 到最 大 反力值 之 前看 作线 性 刚度 ;对 于半 潜 式平 台和 驳船 问 的护 舷 ,对在 达 到最大 反 力值 的6 %前 看 作线 性 。 0
中图分类号 :U 7 .8 1 6 6 43 . 0
文献标识码:A
文章编号:2 9 .0 9(0 2 0 .0 70 0 54 6 2 1) 20 0 .5
Ab t a t De p trs mis b r i l rl n lto m a ea i ey l n e o f u f t g a o k T n u es ft , s r c : e wa e e —u me s ed i i g p a f r h sr lt l g p r d o t t n t c . o e s r a e y b l v o i o i i d c mp tto a n l ss o t o i g s se a o k i e f r d i r e o f d t e p o e o n a o t h o u ai n la ay i n i mo r y tm d c sp ro me n o d r t n h r p r mo t g ly u .T e s n t i i
2 计 算 对 象 及 环 境 条 件
21 半 潜 式平 台 示 。 所
第一作 者简介:陈 刚 ,男 ,研究员 ,博士 。17 9 2年生 ,2 0 年 毕业于上海交通大学船舶与海洋结构物设计制造专业 ,现 01
规则波中半潜式平台水动力的时域数值模拟

m n Me o B M)i ue a ua a ef l a ec i t .WJ n a ie 1 a esed aMu i e t t d( E h s sdt cl l ew v e t ah t s p o c t id me e i a rf i v p e l— t h t aw i t Ta s iigF r uame o MT )i e poe a s a i i o dt nt mii i ew v e et n rnm tn om l t d( F s m lydt st f rda o cn io o nm z t aerf c o . t h o iy tn i eh l i
Ti - o an smu a i n o y r d n mi o c n me d m i i l to fh d o y a c f r e o s mis b a r i l l to m n r g l r wa e e ・u r e sb e p a f r i e u a v
第2 6卷第 1 期
21 0 2年 2月
江 苏科 技大 学 学报 (自然 科学 版 )
Jun l f ins n esyo SineadT cnlg( a rl cec dt n ora o a guU i ri f c c n eho y N t a Si eE io ) J v t e o u n i
Ab t a t sr c :A i — o i t o S p‘ e td t i lt h e - i n in l v . o y i t r cin p o lm h t t me d man me h d i l s n e o smu ae t r e d me s a wa e b d n e a t r b e t a e o 【 o i e p y ata t d b re u a v o i n t o i .B s d o n i es u c t o s d e l t c e y i g lrwa e d man i me d man r r i a e n Ra k n o r e me h d,a Bo n ay Eh— u d r
极限波浪作用下半潜式平台水动力特性
极限波浪作用下半潜式平台水动力特性孙雷;罗贤成;姜胜超;刘昌凤【摘要】针对在极限波浪作用下的半潜式海洋平台的水动力特性,采用基于边界元法的AQWA水动力学软件对其进行数值模拟研究.建立某半潜式海洋钻井平台的三维水动力频城分析模型,通过数值计算得到平台的附加质量、辐射阻尼和运动响应;通过Cumins法将频城计算结果转换引入时城分析模块,建立平台的三维水动力时城分析模型,计算平台在工作和自存工况下的时城水动力响应,并将低频响应与波频响应进行对比,同时计算与校核在两种工况下的系泊绳系泊力,并由此优化设计确定平台的系泊系统;采用确定性设计波法确定在不同工况下的设计波,通过接口命令流将波浪载荷映射在平台整体结构上,由此可以得到平台在不同工况下的波浪载荷;给出半潜式海洋平台水动力计算及分析的系统性方法及实例,对半潜式海洋平台初步方案设计具有一定的参考价值.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2018(033)006【总页数】13页(P65-76,84)【关键词】运动响应;系泊系统;设计波;波浪载荷;半潜式海洋平台【作者】孙雷;罗贤成;姜胜超;刘昌凤【作者单位】大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024;高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240;大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024;高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240;大连海洋大学海洋与土木工程学院,辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】U674.380 引言随着海洋平台向深水领域进军,具有相对投资小、工作水深范围广、甲板可变载荷大以及多种工作功能等优点的半潜式海洋钻井平台得到了更广泛的发展。
半潜式海洋钻井平台最大工作水深达到几千米。
平台工作环境较为恶劣,需在极端海况条件下对平台进行精准定位,即需计算平台载荷、运动响应和系泊绳系泊力。
半潜式平台包含立柱、浮筒和横撑等柱状构件。
半潜式平台水动力参数敏感性分析
21 年3 02 月
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南通航运职业技术学院学报
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半潜式平台水动力参数敏感性分析
施
( 南通航运职 业技术学院
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南通 261) 2 0 0
船舶与海 洋工程 系, 江苏
摘
要: 文章通过水动 力分析软件 s s M主要计算 了半潜式平 台在不 同的参数下的纵摇 、 EA 横摇 、 垂荡等重要 的水动
与深 吃水 的振 幅响应 R AO对 比如 图 2 所示 。
一\ 一 . 。 目旨0 [ 一
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图 1 吃 水 变 化前 后 的 平 台 下 浮体 及 支 柱 形 式
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三圈
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0 引 言
海上风机半潜式基础概念设计与水动力性能分析
海上风机半潜式基础概念设计与水动力性能分析唐友刚;桂龙;曹菡;秦尧【摘要】The semi-submersible floating foundation was conceptually designed to support a generic 5 MW wind turbine that has a large response to hydrodynamics.The motion responses and survivability of the floating foundation were ana-lyzed under different wind and wave environments.The structure system of wind turbine and the hydrodynamic model were established using loads of blade aerodynamics, loads of wind and wave, and coupled floating foundation and moor-ing system.The blade aerodynamic load was obtained by the blade element momentum theory and the load transfer func-tion was calculated in the frequency domain.The dynamic responses in the time domain was calculated under different wind and wave circumstances for the wind turbine of the floating foundation.The survivability of the semi-submersible floating foundation under extreme sea conditions was assessed.It is shown that the motion performance of the semi-sub-mersible floating foundation isgood.Furthermore, under extreme sea states the safety factor of each mooring line was seen as being above 1.67.The safety factor of all of the other lines was above 1.33, which included one line broken.It is proven that the floating foundation and its mooring system have enough capacity of resisting extreme sea state.%针对5 MW海上风机动力响应较大的问题,提出了半潜型浮式基础的概念设计,研究了半潜式浮式基础在不同风浪环境下的运动响应和生存能力。
系泊系统的时域仿真及其非线性动力学特性分析
2、时域非线性计算分析的常用 方法
在时域非线性计算分析中,常用的方法包括有限元法、有限差分法、边界元法 和时域有限差分法等。对于系泊系统的分析,有限元法和时域有限差分法较为 常用。
有限元法是一种将连续体离散化为若干个离散单元的分析方法,通过单元的组 合模拟整个系统的行为。该方法在系泊系统的动态特性分析中具有广泛应用, 如船舶与海洋平台耦合振动的数值模拟等。
在时域仿真过程中,还需要注意非线性动力学的相关技术。非线性动力学是研 究复杂系统行为的重要工具,其中常用的技术包括混沌理论、分岔分析、幂律 模型等。在系泊系统的时域仿真中,非线性动力学的相关技术可以用于分析系 泊系统的复杂行为和失稳现象,为系泊系统的设计和优化提供依据。
系泊系统特性分析
系泊系统的特性包括静态特性、动态特性和非线性特性等。其中,静态特性是 指系泊系统在静力条件下的特性,如系泊缆索的张力、系统的平衡位置等;动 态特性是指系泊系统在动力条件下的特性,如振动频率、阻尼比等;非线性特 性是指系泊系统在受力条件改变时的特性,如混沌现象、分岔行为等。
应用举例
以某深海浮式结构物系泊系统为例,非线性时域分析方法可以应用于以下方面:
1、运动响应分析:通过时域分析方法,可以获得浮式结构物和系泊系统的运 动响应,包括位移、速度和加速度等指标,为结构设计提供依据。
2、碰撞检测与缓解:非线性分析方法可以应用于碰撞检测和缓解方面。通过 对浮式结构物和系泊系统之系统的损害。
总之,时域非线性计算分析对于系泊系统的动态特性研究具有重要的应用价值 和前景。未来研究方向可以包括以下几个方面:1)研究更加高效和精确的数 值计算方法;2)考虑多物理场耦合对系泊系统的影响;3)研究新型材料和结 构在系泊系统中的应用;4)加强系泊系统的监测和故障诊断技术的研究。通 过对这些方向的研究,可以进一步提高系泊系统的安全性和可靠性,为海洋工 程领域的发展做出更大的贡献。
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第3 O 卷 第 6期
2 0 1 5年 1 2月
中 国 海 洋 平 台
CHI N A 0 FFSH 0 RE PLA TF0RM
Vo 1 . 3 0 No . 6
De c .。 2 O1 5
文章编号 : 1 0 0 1 — 4 5 0 0 ( 2 0 1 5 ) 0 6 — 0 0 4 9 — 0 6
响应幅值较 小。同时, 通 过将 浮 式 平 台 和 系泊 系统 进 行 时 域 耦 合 分 析 , 得 出在 环 境 力入 射 角 为 4 5 。 时, 平 台 运 动 响 应 的 幅 值 和 系 泊 系统 缆 索 的 最 大 张 力符 合 规 范要 求 。
关 键 词 :半 潜 式 平 台 ; 水动力性能 ; 系泊系统; 时 域耦 合 分 析 中图 分 类 号 :P 7 5 文 献 标 识 码 :A
wa v e l o a d s ,wi n d l o a d s a n d c u r r e n t l o a d s ,i n a d d i t i o n t h e i n t e r a c t i o n o f f l o a t i n g p l a t f o r ms a n d mo o r i n g r o p e s a r e c o n s i d e r e d .Ti me — d o ma i n a n a l y s i s me t h o d i s u s e d t o a n a l y z e t h e h y d r o d y — n a mi c p e r f o r ma n c e a b o u t t h e s e mi — s u b me r s i b l e d r i l l i n g p l a t f o r m a n d mo o r i n g p e r f o r ma n c e i n t h e c o mp l e x c o n d i t i o n s o f t h e d e e p s e a a r e a s .Th e r e s u l t s s h o we d t h a t u n d e r r e g u l a r wa v e f r e — q u e n c y d o ma i n a n a l y s i s ,i n v e r t i c a l s u r g e ,s wa y,h e a v e ,r o l l ,p i t c h ,y a w a l l d i r e c t i o n s ,wi t h i n c r e a s i n g f r e q u e n c y wa v e s ,t h e a d d i t i o n a l ma s s a n d d a mp i n g g e n e r a l l y i n c r e a s e s f i r s t a n d t h e n s u b t r a c t s ma l l t r e n d ,b u t l o c a l h a s u p s a n d d o wn s .Th e p l a t f o r m h a s g o o d p e r f o r ma n c e i n t h e a r e a o f h i g h — f r e q u e n c y wa v e s a n d r e s p o n s e a mp l i t u d e i s s ma l 1 .Ac c o r d i n g t o t i me d o ma i n C O U — p i i n g a n a l y s i s o f f l o a t i n g p l a t f o r m a n d mo o r i n g s y s t e m ,t h e p l a t f o r m mo t i o n r e s p o n s e a mp l i —
行 了分 析 。研 究 结 果 表 明 , 规 则 波 频域 下 , 在纵 荡、 横 荡、 垂 荡、 横摇、 纵摇 、 艏 摇各方向上 , 附加 质 量 和 附加 阻 尼 随着波浪频率的增加 , 呈现 先 增 大后 减 小 的 趋 势 , 但 局 部 均有 起 伏 , 平 台在 高 频 波 浪 区域 内运 动 性 能 表 现 良好 ,
研 究 。考 虑 复 杂 的 海 洋环 境 栽 荷 , 包括 随机 波 浪 栽荷 、 风 栽荷 和 流 载 荷 的 多 重 作 用 , 浮 式 平 台与 系泊 缆 索之 间 的相互影响 , 采 用 时域 耦 合 的 分析 方 法 对 深 海领 域 复 杂 工 况 下 的 半 潜 式 钻 井 平 台 的 水 动 力 性 能和 系泊 性 能 进
W ANG We i ,L I U Xi a o — f e i ,Z H U Qi n g — b i n
( Co l l e g e o f S h i p b u i l d i n g En g i n e e r i n g,Ha r b i n En g i n e e r i n g Un i v e r s i t y,Ha r b i n 1 5 0 0 0 1 ,Ch i n a )
深 海 半潜 式 平 台 的水 动 力 及 系泊 系统 时域 耦 合 分 析
王 玮 ,刘 小 飞 ,祝 庆 斌
( 哈 尔滨工程 大 学 船 舶 工程 学院 , 哈 尔滨 1 5 0 0 0 1 )
摘 要 :该 文 利 用 有 限 元 分 析 软 件 ANS Y S和 水动 力 计 算软 件 A QWA 进 行 了有 限 元 建 模 和 水 动 力 特 性