钻井船月池流场与阻力数值预报方法和回归分析研究

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1、分类号：U661.3密级：公开UDC：627编号：中国舰船研究院硕士学位论文钻井船月池流场与阻力数值预报方法和回归分析研究作者：李志雨指导老师：费龙研究员张海彬研究员学科专业：船舶与海洋结构物设计制造中国船舶及海洋工程设计研究院二〇一五年三月分类号U661.3密级公开UDC627编号硕士学位论文钻井船月池流场与阻力数值预报方法和回归分析研究Researchonflowpatteninmoonpoolofdrillshipandnumericalpredictionmethodandregressionofitsres

2、istance指导教师姓名：费龙职称：研究员张海彬研究员学位申请人姓名：李志雨申请学位级别：硕士专业名称：船舶与海洋结构物设计制造研究方向：船舶阻力性能论文提交时间：2015年3月培养单位：中国船舶及海洋工程设计研究院学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集体，均已在

3、论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权声明中国舰船研究院和中国船舶及海洋工程设计研究院有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构送交论文复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国舰船研究院和中国船舶及海洋工程设计研究院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、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。本学位论文属于：公开内部秘密，在年解密后适用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：导师签名：中国舰船研究院硕士

4、学位论文摘要由于作业需要，钻井船会在接近船舯位置设置开口较大的月池开口，给航行阻力性能带来不利的影响，而国内对月池引起阻力增加的研究还处于起步阶段。基于此，本论文结合国家发改委“3000米深水钻井船设计建造关键技术研发及产业化”课题，采用数值计算和模型试验相结合的方法对钻井船阻力性能开展了研究工作。首先，对计及月池的钻井船粘性流场定常和非定常CFD模拟方法进行了研究。对带有4个不同月池的同一钻井船进行了定常CFD模拟，并与试验结果比较，结果表明定常CFD方法预报的阻力在水体振荡并不剧烈的低航速时有效，高航速时偏小；对

5、带直壁型月池和阶梯型月池的同一钻井船进行了非定常CFD模拟，结果表明非定常方法能够考虑月池内水体非定常运动对阻力的影响，因而结果更准确。基于CFD模拟结果，对月池附加阻力成因进行了分析。其次，对钻井船月池附加阻力进行了试验研究。模型试验在上海交通大学循环水槽实验室完成，研究了不同月池形式、尺度和吃水对月池附加阻力的影响规律。结果表明，同一月池在不同航速下会表现处不同的振荡模式，但在吃水-月池开口长度比小于0.4时更容易体现为“晃荡”模式；两种振荡模式下，月池附加阻力与月池内水体振荡幅度各自呈线性关系；月池内流体会在一

6、定航速范围内维持同一频率的振荡模式，即存在“锁频”现象。接着，基于模型试验结果，对钻井船月池附加阻力进行了回归分析，提出了一种计算“晃荡”模式下月池附加阻力的简化方法。最后，研究了阶梯型月池和栅格减阻板两种减阻方式，用试验方法检验了其减阻效果，提出了一种能够有效减小月池附加阻力的栅格型装置，并申报了国家专利。关键词：钻井船；月池；附加阻力；数值计算；试验研究；回归分析I钻井船月池流场与阻力数值预报方法和回归分析研究ABSTRACTMoonpoolsmainlysettinginthemidshipofdrillshi

7、psarenecessaryholesfordrillingoperation,butthelargeholeshaveabadinpactonvessels’resistanceperformance.However,internalresearchonadditionalresistanceduetomoonpoolisstillinprogress.Therefore,bycombiningnumericalandexperimentalmethod,researchonresistanceperformanc

8、eofdrillshipsiscarriedoutinthispaper,withthesupportfromnationalresearchproject“Researchonkeytechnologyindesignandconstructionof3000mdeepwaterdrillshipanditsindustrilization”