南海北部湾处自升式平台环境载荷研究

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1、学校代码：10289分类号：U674.38+1密级：公开学号：122020007江苏科技大学硕士学位论文南海北部湾处自升式平台环境载荷研究研究生姓名秦文龙导师姓名唐文献申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业机械制造及其自动化论文提交日期2015年4月29日研究方向先进制造系统及其使能技术论文答辩日期2015年6月5日答辩委员会主席潘宝俊评阅人2015年6月5日分类号：U674.38+1密级：公开学号：122020007江苏科技大学硕士学位论文南海北部湾处自升式平台环境载荷研究学生姓名

2、秦文龙指导教师唐文献教授江苏科技大学二O一五年六月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonSpecificEnvironmentalLoadoftheSelf-elevatingPlatformLocatingontheBeibuGulfSubmittedbyQinWenlongSupervisedbyProfessorTangWenxianJiangsuUni

3、versityofScienceandTechnologyJune,2015江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

4、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要自升式平台作业工况下风浪载荷计算是平台设计与评价的重要环节。本文以南海北部湾作业处自升式平台风浪载荷为研究对象，对环境参数进行更新，并给出平台风阻系数与

5、弦杆拖曳水动力系数等流体动力参数定义与推荐值，最后分析由参数修正所引发的危险风向角下平台位移响应差异性。具体工作与成果如下：（1）从ECMWF中获取南海北部湾海域环境变量资料，构造单变量序列样本，并使用4种参数估计方法对3种一维极值分布进行优选，最后进行基于单因素法的环境参数推算。结果表明：耿贝尔分布的拟合优度最高，对数正态分布略次之，二参数威布尔分布略差，而在耿贝尔分布参数估计方法中最小二乘法的拟合准确性最高；根据单因素法求出该海域的环境参数：风速为24.7608m/s，有义波高5.6640m。

6、（2）对双变量样本优选二维混合耿贝尔分布，二维耿贝尔逻辑分布，二维对数正态分布，和3类基于耿贝尔分布的Copula分布，并进行基于条件概率法的环境参数推算。结果表明：除GumbelCopula分布之外，其余分布的拟合效果一致且良好；对于风速主导型样本，FrankCopula分布拟合最佳，对于波高主导型样本，则是ClaytonCopula分布；条件概率法中均值相对于众值较保守。（3）分析给出平台风阻系数定义与仿真风载荷求解方法，并以此为基础研究了风阻系数与风向角之间的变化关系。结果表明，风阻系数变化

7、范围在1.15~1.44之间，在90°处取得最大值为1.43，而在45°取得最小值为1.15。除90°之外，其他风阻系数均处于低位，约为1.2；对于以上风阻系数特征，可视化风场给予了有效解释。（4）分析给出弦杆拖曳水动力系数等效定义和仿真流载荷求解方法，并以此为基础，研究了拖曳水动力系数与粗糙度和入射角之间的关系，同时将仿真结果与规范进行对比。结果表明：0°入射角下拖曳水动力系数与粗糙度对数项呈现线性关系，规范系数与之整体吻合良好；R3~R7级别粗糙度下，入射角处在0~45°区间的仿真系数与规范系

8、数吻合较高，在45°~75°入射角时，仿真系数与规范系数差距较大，最终在90°附近，仿真系数又回归规范系数。（5）对危险风向角下不同环境参数与流体动力参数对自升式平台重心位移响应的影响进行分析。结果表明：基于单因素法的环境参数得到的平台位移主要指标明显高于条件概率法；风阻系数的修正使得在危险风向角下平台位移各项指标值下降，其修正效果超过拖曳水动力系数。关键词自升式平台；南海北部湾；环境参数；风阻系数；拖曳水动力系数AbstractCalculatingthewindandwavel