【摘 要】
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随着人类对石油气的需求量不断增加,深海石油气资源的勘探开发技术也不断进步与发展,半潜式平台在深海石油气开采中得到广泛的应用。由于国内外海上油气的勘探范围向深水不断
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随着人类对石油气的需求量不断增加,深海石油气资源的勘探开发技术也不断进步与发展,半潜式平台在深海石油气开采中得到广泛的应用。由于国内外海上油气的勘探范围向深水不断发展,恶劣海况频繁出现,半潜式平台的工程应用也面临深海恶劣海况的严峻挑战,准确预报和改善平台水动力性能,提高生存能力和作业效率,是国际海洋工程十分重视的问题。为改善半潜式平台的垂向运动性能,增加平台吃水是有效途径之一,但是,当半潜式平台的设计吃水增加时,即发展成所谓的深吃水半潜式平台,立柱在水下部分增加,漩涡脱落引起的脉动压力增大,产生涡激运动的有效激励增大,从而引起平台较为明显的涡激运动。所以,进行深吃水半潜式平台涡激运动研究,重点关注涡激运动的成因、演化模式、响应特征,及其对锚链及海洋立管的疲劳损伤,对深吃水半潜式平台的设计和建造具有极大的意义。本文在对计算流体力学及单立柱绕流、四立柱平台涡激运动理论知识深入了解的基础上,采用计算流体力学软件(FINE/Marine)开展了二维及三维模拟,两种平台模式(固定模式、系泊模式)进行了数值模拟计算,并给出了流体力系数、涡脱频率、运动响应分析研究。具体研究工作结论如下:通过对不同雷诺数下单圆柱绕流的计算模拟,得出、分析了涡脱形态、升阻力系数、涡脱频率随流速变化的一般性规律,从机理上认知了均匀流作用下圆柱水绕流动力特性的规律。通过对深吃水半潜式平台三维模型的建立及数值模拟,得到平台整体关于升阻力系数、涡脱频率、不同截面平均压力系数沿周向的分布、横向及纵向的运动幅值以及达到自锁时幅值的变化情况,初步研究了深吃水半潜式平台的涡激运动响应。
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