基于时频变换的系泊系统动力截断响应分析

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于时频变换的系泊系统动力截断响应分析硕士研究生：姜跃指导教师：孙丽萍教授企业导师：滕瑶高工工程领域：船舶与海洋工程论文主审人：马山教授哈尔滨工程大学2018年6月2分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于时频变换的系泊系统动力截断响应分析硕士研究生：姜跃指导教师：孙丽萍教授学位级别：工程硕士工程领域：船舶与海洋工程所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学2ClassifiedIndex:U

2、.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)Dynamictruncationresponseanalysisofmooringsystembasedontime-frequencytransformationCandidate:JiangYueSupervisor:Prof.SunLipingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:NavalArchi

3、tectureandOceanEngineeringDateofSubmission:April,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已

4、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。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论

5、文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日II摘要由于海洋工程水池尺寸的限制，特别是水池深度的限制，常规缩尺比的模型试验无法进行。为了有效解决深水模型试验的问题，并且能够充分利用现有水池的深度，目前广泛应用一种被动式混合模型试验方法。在被动式混合模型试验中最主要的部分是系泊系统的截断优化设计。通常，截断后系泊线的静态特性模拟效果很好，但是动态特性不能准确的模拟，针对这一问题，本文提出了一种基于时频变换的

6、系泊线动力截断优化设计方法。本文提出的动力截断设计方法采用时域计算完整体现系泊线非线性动力特性，由张力时历转换到频域后，在有限个频率点建立目标函数，通过优化算法寻求最优截断系泊线。在时域计算中，基于细长杆理论描述系泊线在空间中的几何构形，利用莫里森公式模拟系泊线的惯性力和拖曳力等非线性载荷，实现了系泊线全非线性动力响应的模拟。在张力时频变换中，采用快速傅里叶变换，将具有完全非线性特性的系泊张力摄动展开为频域中由有限个频率和幅值构成的系泊张力。在这有限个频率点以系泊线顶端张力及其分力建立多目标优化函数，并采用改进型非支配排序遗传算法

7、（NSGA-II）进行优化计算，获得具有等效权重的帕累托前沿解，从而完成系泊线的动力截断设计。在建立目标函数时，需要保证每一时间步长内，系泊线动力特性一致，则需选取大量的点来覆盖整个时间历程，计算效率较低，为解决这一问题，采用时频变换方法，由张力时历转换到频域后，在有限个频率点建立目标函数，保证了计算的快速性。在目标函数与NSGA-II优化算法的结合过程中，算法主要参数对于优化结果是否收敛具有一定的影响，选定主要参数，对其进行对比分析，最终选择最佳的参数值，确保优化结果具有收敛性。为了检验本文提出的动力截断方法的准确性，改变系泊线

8、的强迫运动，由单自由度到双自由度，由单频运动到多频运动，最后以作业于1500m水深的浮式生产储油卸油装置（FPSO）为案例进行研究，对其进行在不规则波下的FPSO系泊系统的耦合分析。关键词：系泊截断；动力相似；时频变换；NSGA-IIABSTRAC