超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析
一种基于离散模块的浮体水弹性响应预报方法
一种基于离散模块的浮体水弹性响应预报方法WEI Wei;FU Shi-xiao;SONG Chun-hui【摘要】文章基于传统的多体水动力学和有限元方法,将连续的浮体离散为由有限个弹性梁元连接的刚体子模块,各个模块不仅受到相邻模块的水动力的干扰,同时还受到为保证结构连续性而引入的等效连接梁的作用,从而建立了一种新的可以用于求解浮体水弹性响应的数值方法.采用文中的数值计算方法,对一个箱形的超大型浮体的水弹性响应进行了研究.并通过与传统的水弹性方法计算结果的对比,证明了文中的方法的正确性和可靠性.该文的数值计算方法可为以后非均匀海洋环境下浮式结构物的水弹性响应计算提供依据.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2019(023)001【总页数】8页(P43-50)【关键词】多体水动力学;有限元;刚度阵;超大型浮体;水弹性【作者】WEI Wei;FU Shi-xiao;SONG Chun-hui【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TV131.20 引言近三十年来，超大型浮体在海上资源开发、海洋空间利用以及海上军事基地建设等方面发挥了重大的作用。
最早进行超大型浮体研究的是日本和美国，日本在90年代提出了箱式超大型浮体，主要用于海上机场、离岸集装箱码头等作用[1]；美国为了满足其军事需求，建造了移动式海上基地[2]；挪威正在发展水下浮桥，用于连接和跨越该国的多个海湾[3]；我国在岛礁附近布置超大型浮体作为物流基地和保障[4-5]。
与常规的海洋浮式结构物或海洋船舶相比，超大型浮体由于其尺寸巨大，相对刚度较低，因此在其动力响应和结构分析时必须采用水弹性的方法。
目前，对于其响应和受力的分析主要基于水弹性理论[6-8]。
吴有生和杜双兴[9]采用三维线性水弹性理论对弹性连接的多刚体系统的模型的结构运动和连接件的应力响应进行了分析，为此类结构连接器的设计提供参考。
Fu和Moan[10]采用三维水弹性方法求解了带有复杂连接的结构的水弹性响应，并对连接件的位移响应进行了研究。
水深对超大FPSO波浪载荷的影响研究
文章编号:100529865(2005)0320001206水深对超大型FPSO 波浪载荷响应影响试验研究谢永和1,2,李润培1,杨建民1,许劲松1(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200030; 2.浙江海洋学院工程学院,浙江舟山 316004)摘 要:随着超大型浮式生产储卸油装置FPS O (floating production storing and offloading )在渤海浅水海域的广泛应用,水深对FP 2S O 波浪载荷响应的影响问题突现出来。
对缩尺比为1∶100的三模块分节模型进行了水深对超大型FPS O 波浪载荷响应影响的试验研究,试验结果表明水深对FPS O 波浪诱导载荷的影响很大。
关键词:模型试验;超大型FPS O ;波浪诱导载荷;浅水海域中图分类号:P751 文献标识码:AExperimental study on the effects of water depth on wave 2inducedloads response of a very large FPSOXIE Y ong 2he 1,2,LI Run 2pei 1,Y ANGJian 2min 1,X U Jin 2S ong 1(1.S tate K ey Laboratory of Ocean Engineering ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030,China ;2.Engineering C ollege of Zhejiang O 2cean University ,Zhoushan 316004,China )Abstract :With the wide use of very large FPS O in the shallow water area of Bohai Bay ,a new subject concerning the effects of water depth on wave 2induced loads response of FPS O appears.In the present paper ,a 32m odule m odel experiment with scale 1∶100is described ,and the ef 2fects of water depth on wave 2induced loads response of a very large FPS O are studied.The experimental result shows that the water depth has a substantial effect on wave 2induced loads.K ey w ords :m odel test ;very large FPS O ;wave 2induced loads ;shallow water area收稿日期:2004212209基金项目:国家863计划重大专项资助项目(2002AA602011)作者简介:谢永和(1967-),男,浙江舟山人,副教授,博士研究生,主要从事船舶与海洋工程结构力学研究。
基于水弹性力学软件的浮式防波堤消波性能分析
基于水弹性力学软件的浮式防波堤消波性能分析基于水弹性力学软件的浮式防波堤消波性能分析引言：浮式防波堤是一种有效的海洋工程结构，用于保护港口、海岸以及沿海地区的海洋及附近地区免受波浪和潮汐的侵蚀。
其消波性能直接影响到工程的稳定和使用效果。
为了更准确地评估浮式防波堤的消波性能，本文采用了水弹性力学软件进行分析。
1. 背景和研究目的随着海洋工程的发展和需求的不断增长，浮式防波堤作为一种重要的结构形式得到了广泛的应用。
其将弹性浮筒与结构框架结合，通过浮筒的浮力，实现了抵抗波浪冲击力的作用。
然而，由于海况的复杂性，浮式防波堤的消波性能还存在许多问题，因此需要进行进一步的研究和分析。
本文旨在基于水弹性力学软件，研究浮式防波堤在不同波浪条件下的消波性能，分析其受力特点和运动规律，并对设计参数进行优化。
2. 数值模拟方法本文采用了基于水弹性力学原理的软件进行数值模拟。
通过建立浮式防波堤的三维模型，并考虑波浪荷载、浮筒弹性和结构应力的相互作用，分析浮式防波堤的受力情况和消波性能。
在数值模拟中，我们考虑了以下几个重要因素：浮筒的初始位置和角度、波浪的高度和周期、结构材料的弹性模量等。
通过改变这些参数，我们可以模拟出不同条件下浮式防波堤的消波性能，并对其进行评估。
3. 结果与分析通过数值模拟，我们得到了浮式防波堤在不同波浪条件下的受力情况和消波效果。
首先，我们分析了浮式防波堤的受力特点。
由于波浪的作用，浮筒会受到压力和力矩的作用，而结构框架则会受到弯曲和剪切力的作用。
通过观察不同位置和角度的浮筒的受力情况，我们可以确定浮式防波堤的结构强度和稳定性。
其次，我们对浮式防波堤的消波性能进行了评估。
通过测量波浪通过防波堤前后的波高和波速，我们可以评估浮式防波堤对波浪的减弱效果。
我们发现，浮式防波堤可以明显地减弱波浪的能量，保持后方水域的相对平静。
最后，我们进行了参数优化的分析。
通过改变浮式防波堤的结构参数，如浮筒的尺寸、初始位置和角度等，我们可以评估不同设计方案下的消波性能。
新型海上超大型钢-混凝土组合箱式浮体平台结构设计与分析
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收稿日期：2018-12-02；修改日期：2019-06-11 基金项目：国家自然科学基金项目(51722808) 通讯作者：陶慕轩(1985―)，男，上海人，副教授，博士，主要从事结构工程研究(E-mail: taomuxuan@). 作者简介：王晓强(1994―)，男，宁夏人，博士生，主要从事结构工程研究(E-mail: xiaoqiang15@).
Abstract: Steel-concrete composite structures have significant application value and development potential in the construction of very large floating structures. In order to overcome the shortcomings of conventional very large steel or concrete floating structures, a new type of steel-concrete composite pontoon-type floating structure was proposed, and its overall design procedure was presented. To carry out the hydroelastic analysis required in the design procedure, a three-dimensional hydroelastic package THhydro was developed based on the open-source hydrodynamic package NEMOH to analyze the hydroelastic performance of very large floating structures, and the program was verified by the previous experiments conducted by Yago and Endo from Japan. What is more, based on the hydroelastic analysis and structural strength analysis, a case design of a steel-concrete composite pontoon-type floating structure was conducted, and the design result of the composite structural scheme was also compared to that of a conventional steel structural scheme. The calculation results have proved that: the
多浮体系统在波浪作用下运动响应的数值仿真研究
多浮体系统在波浪作用下运动响应的数值仿真研究张周康;洪亮【摘要】This paper adopts the method of overset mesh and multibody dynamics,in combination with the boundary conditions established in the experiment,to investigate the numerical simulation of motion response of ocean floating body from the change of pitch angel and yaw angle of the floating system.The numerical results show that the simulated motion is in consistent with the experimental results,indicating the correctness of the physical model and simulation methods.It also shows that the model can simulate accurately the motion of the floating body in the ocean,and can be used to predict the sea states and optimize the design,which can provide references for the research on the stability of floating body system.%针对海上浮体在波浪作用下的运动仿真问题,对某海上浮体系统采用嵌套网格和多体动力学方法,结合实验建立相应的边界条件,从浮体系统的俯仰角和偏航角的变化来探究海上浮体运动响应的数值仿真问题.通过对比实验结果,结果显示模拟仿真的运动情况基本与实验相符,表明物理模型和仿真方法的正确性.仿真模型能够准确地仿真浮体在海洋中的运动情况,可以对浮体系统进行不同海况的预测和设计优化,该方法可为海上浮体系统的研究提供一定的参考.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】5页(P10-14)【关键词】多浮体系统;多体动力学;运动响应;数值仿真【作者】张周康;洪亮【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言浮体系统在波浪循环载荷的作用下容易发生倾覆和共振，设计海上浮体时，需要对浮体的运动姿态及结构进行分析和计算。
岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报
岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报
田超;丁军;杨鹏
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2014(000)011
【摘要】中国南海海洋岛礁往往都环绕着宽度数百到数千米、水深很浅的珊瑚礁盘，这些礁盘不仅具有丰富的渔业和旅游资源，而且发挥着消波、护岛的重要作用。
为开发海洋资源，可以在岛礁附近布设各种浮体结构物，作为海洋开发、渔业生产、环境旅游等综合保障基地。
对于岛礁附近的浮式结构物，其动响应特征必将受到周围复杂的近岛礁海洋环境的影响。
文章采用缓坡方程考虑近岛礁波浪环境影响，以半潜式平台为研究对象，开创性地提出了一种工程简化计算方法，用于预报岛礁附近浮式结构物在波浪中的运动与载荷响应，为后续岛礁中型浮体的设计和安全性评估提供了分析手段。
【总页数】8页(P1284-1291)
【作者】田超;丁军;杨鹏
【作者单位】中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082
【正文语种】中文
【中图分类】U661.4
【相关文献】
1.箱式超大型浮式结构物在波浪中的运动响应研究 [J], 舒志;李润培;王志军
2.预报超大型浮式结构物水弹性响应方法的比较 [J], 焦琳琳;傅世晓;王琮;崔维成
3.不同构型的超大型浮式结构物水动力分析和波浪载荷预报 [J], 李良碧;张静怡;李嘉宾;顾海英;汤明刚
4.不同构型的超大型浮式结构物水动力分析和波浪载荷预报 [J], 李良碧;张静怡;李嘉宾;顾海英;汤明刚;;;;;
5.大型围圈型浮式结构物的波浪运动响应分析 [J], 李维;周利兰;吴卫国
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波浪作用下的超大型浮式结构物整体受力研究
波浪作 用 下 的超 大型 浮式 结构 物 整体 受力研 究
张法 富， 刘建辉 ，钟文军
（ 海洋石 油工程股份有 限公 司设 计公 司浮体设 计部 ，天津 ３０５ ） ０ ４ １
摘
一
要
针 对“ 大型浮式结构 物概念研 究” 出的“ 超 提 深水环形 浮式人工 港” 一新型Ｕ Ｆ ￣结构型式， ￣Ｕ Ｆ 这 ＬＳ 选Ｉ Ｌ Ｓ 组典型剖面，在４ 种不同海况条件 下，利 用ＤＮ Ｖ￣Ｓ Ｓ Ｍ／ Ｅ Ａ ，对波浪诱
大 型浮 式结 构物概 念研 究” 目前 ，国 内外 对超 大型 浮式 结构 物 （ ｅｙＬ ｒｅＦｏ ｔ ｇＳｒｃｕｅ，简称 。 Ｖ ｒ ａｇ ｌ ｉ ｔ ｔｒｓ ａｎ ｕ
Ｖ Ｆ ）的研 究主要 有 两种 结构 型式 ：厢 式和 半 潜 式 。厢式 浮体 构造 简单 ，维护 方便 ；半潜 式 浮体 构 ＬＳ 造 复杂 ，但 水 动力 性能 更佳 ，适 合在 较 为恶 劣 的海 洋环境 条件下 生存 。综 合 考虑ＶＬ Ｓ 种结 构 型式 Ｆ两 的优劣 ，针对 我 国南海 油气 资源 的分布 特 点 （ 水 、离岸 远 、环 境条 件恶 劣和 补给 困难 ）以及资 源开 深 发 的需求 ，课 题组 提 出一种 新型超 大 型浮 体概 念 （ Ｆ — ｌ ａ ａｇ ｌａ ｎ ｔ ｃ ｒｓ ＵＬ ＳＵ ｔ ｒｅＦｏ ｔ ｇＳｒ ｔ ｅ ）—‘ 水环 形 ｒＬ ｉ ｕｕ ‘ 深 浮 式人 工港” ，它 是一 种可 用 于深水 油 气 资源 开发 ，带 有永 久或 半 永久性 ，具有 综合 性 、多功 能用 途
的深 远海 远程 补给 基地 。
本文 在 不 同海 况 条件 下 ，选取ＵＬ Ｓ Ｆ 一组 典 型剖 面对 波浪 诱 导 的剪力 和弯 矩载 荷进 行预 报 ， 旨在
浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究
浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究倪鹏;李良碧【摘要】海上漂浮式风机支撑结构具有良好的稳定性,是支撑风机正常工作的重要因素之一,而风机正常工作时叶轮旋转产生巨大气动载荷会对浮式支撑结构产生影响.目前,对风机浮式支撑结构动态响应的研究主要集中在极端海况下浮式风机支撑结构的运动响应,而考虑气动载荷影响的研究则较少.采用流体动力学理论和空气动力学理论并结合有限元方法对某三浮体式风机支撑结构在风、浪、流载荷联合作用下的运动响应进行分析,其中风载荷将分为考虑气动载荷、不考虑气动载荷、将气动载荷简化为固定载荷三种情况.研究结果表明:风机正常工作时支撑结构的运动响应主要受气动载荷影响;支撑结构的运动响应主要表现在纵荡,垂荡和纵摇方向;考虑气动载荷时,支撑结构在纵荡和垂荡方向上的运动响应均小于将气动载荷简化为固定载荷的情况.因此,考虑气动载荷对支撑结构的影响在工程实践中具有较大意义,为海上风机支撑结构的稳定性研究提供了理论依据.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】7页(P80-86)【关键词】海上浮式风机;动力响应;支撑结构;气动载荷【作者】倪鹏;李良碧【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】TM315当今世界，煤、石油等常规能源日益短缺，风能由于其安全、无污染和可再生等特点逐渐成为诸多国家和地区关注的焦点[1]。
深海风力发电是风电产业发展的新方向，深海海域风能资源丰富，具有巨大的风电开发空间。
水深超过60 m的海域，使用固定式海上风机会大幅增加建造成本，而漂浮式海上风机可以很好地解决这一问题[2]。
目前，国内外对风机浮式支撑结构动态响应的研究还较少，很少考虑由于风轮转动产生的气动载荷对支撑结构的作用。
文献[3-5]研究了风机平台的水动力性能，其中风机气动载荷由风轮在额定风速下的轴向推力和转矩公式计算得到，该气动载荷并不随时间变化。
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超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析
超大型浮体是指位于海洋中的大型浮体结构，通常用于油田开发、风电平台、船只等领域。
由于超大型浮体在海洋环境中受到波浪的作用，因此需要进行水弹性响应分析，以评估其在波浪载荷下的结构响应。
水弹性响应分析是指在水中的结构受到波浪载荷作用时，结构产生的弹性变形和应力的分析。
其基本原理是基于流体动力学和结构动力学的理论，结合数值计算方法，对结构在波浪环境下的动力响应进行计算和分析。
在进行水弹性响应分析时，首先需要建立超大型浮体的数学模型。
该模型通常采用有限元法进行建模，将结构分离成多个小单元，并根据结构的几何形状和材料性质进行离散化处理。
然后，根据结构的受力情况和波浪载荷的特征，应用流体动力学和结构动力学的理论，求解结构在波浪载荷下的运动方程，得到结构的运动响应。
在进行水弹性响应分析时，需要考虑以下几个方面的因素：
1.波浪载荷特征：波浪的高度、波长、方向等参数会对结构的响应产生影响。
在建立数学模型时，需要准确地描述波浪的特征，并根据实际情况选择相应的波浪理论进行计算。
2.结构的刚度和材料的性质：结构的刚度和材料的性质决定了结构受力后的变形和应力分布。
需要准确地描述结构的几何形状和材料的物理性质，并根据实际情况选择适当的材料模型进行计算。
3.流体动力学效应：由于结构位于水中，受到波浪的作用，会产生流体动力学效应。
这些效应包括波浪的粘性阻力、边界效应等。
在进行水弹性响应分析时，需要考虑这些流体动力学效应对结构响应的影响，并加以合适的修正。
4.结构的动力特性：结构在波浪载荷下的动力特性对其响应有重要影响。
在进行水弹性响应分析时，需要考虑结构的振动特性，并计算其频率、模态形态等参数。
通过以上分析，可以得到超大型浮体在波浪载荷下的水弹性响应结果，包括结构的位移、变形、应力等。
这些结果对于超大型浮体的设计和结构优化具有重要意义，能够保证结构的安全性和可靠性。
水弹性响应分析还可以为超大型浮体的航行性能和工作性能评估和优化提供参考依据。