基于多体非线性耦合理论下垂式安装方法数值模拟论文

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1、基于多体非线性耦合理论的下垂式安装方法数值模拟NumericalAnaysisofPendulousInstallationMethodBasedonNonlinearMulti-bodyCouplingTheory学科专业：船舶与海洋结构物设计制造研究生：张万里指导教师：徐慧副教授天津大学建筑工程学院二零一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中

2、作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要我国深水油气田开发起步较晚，缺乏对各种深水油气田工程的设计、建造和安装技术的研究和技术积累，因此，开发深水水下生产系统、研究其安装方法不仅能填补国内空白，而且是海洋石油技

3、术发展的必要。本文针对上述问题，总结国外常用的深水水下生产设施安装方法的优缺点，根据荔湾工程生产设施下水的实际情况，选取下垂式安装方法进行研究，并以多体非线性耦合理论为基础，在Moses中进行详细的下放安装数值模拟分析。考虑下垂式安装方法的作业特点，将作业过程分为两个阶段：入水阶段和下放阶段。在Moses中模拟运输船吊索连接货物，然后不断加长吊索的长度使货物下放，在时域下分析入水阶段模拟结果，并以下放速度、环境载荷方向为参数进行敏感性分析。在Moses中模拟下放过程，在时域下分析下放阶段模拟结果，并以环境载荷方向、波高、风速、流速为参数对水深200m下放阶段进行敏感性分析。针对下垂式安装作业，

4、提出了一种计算平均水平相对漂移量的方法，用于选取最佳的系泊布置方案、评估某海域的下垂式安装作业情况，为实际工程提供参考依据。在Moses中限制工程船的纵荡、横荡和艏摇，简单模拟DP定位系统，分析水深1000m—2000m的下垂式安装作业，并以水深、分层流为参数对深水下放阶段进行敏感性分析。本文在研究过程中，科学合理的建立了工程船水动力计算模型、安装吊索和水下设施Morison模型，选择计算参数，并进行模拟计算。此过程中，突破性的解决了深水水下生产设施安装过程中所涉及的一些技术难题和瓶颈，发展并形成了船体、索和水下生产设施三者间的非线性耦合时域分析技术。对于深水安装，非线性耦合分析考虑系泊、吊索

5、水动力与系统之间的相互影响，大大提高的计算精度，为深水安装分析提供了理论和技术支撑，具有很强的理论和工程实用价值。关键词：下垂式安装方法；多体非线性耦合；Moses软件；时域分析；数值模拟ABSTRACTAsthedevelopmentofdeepwateroilandgasfieldstartedratherlate,Chinaisshortoftechnologyindesign,constructionandinstallationfordeepwateroilandgasfield.ItisnecessaryforChinatodevelopunderwaterproductionsy

6、stemandresearchinstallationmethod.Thisthesissummarizesthemeritsanddemeritsofunderwaterproductionsysteminstallationmethodsabroad,andcarriesresearchonPendulousInstallationMethod(PIM)accordingtotheactualsituationofLiWan.ThisthesisconductsnumericalanalysesandsensitivitystudiesforPIMbasedonnonlinearmulti

7、-bodycouplingtheory.PIMcanbedividedintotwostages,overboardingandpendulousmotion.Simulatedtransport-vesselconnectingmanifoldbyslingsandextendingslingsuntilmanifoldreachedthespecifiedpositioninMosestime