海上多浮体作业系统运动响应数值模拟及模型试验.pdf

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1、第4卷第5期海洋工程装备与技术v01．4，No．52017年10月OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYOct．，2017海上多浮体作业系统运动响应数值模拟及模型试验韩旭亮，谢彬，王世圣，喻西崇，李焱(中海油研究总院，北京100028)摘要为了保证海上多浮体作业系统的安全性和可靠性，基于三维势流理论，采用延迟函数方法，建立了波浪中多浮体作业系统耦合运动的数学模型。该方法充分考虑了多浮体兴波水动力相互作用的影响，综合考查了多浮体在不同浪向角波浪中的运动响应。计算分析了运输船靠近单柱式(Spar)平台安装作业在不同浪向中的运动响应情况，并

2、与模型试验进行比较。研究结果表明，不同浪向中运输船运动响应的数值模拟结果和模型试验结果具有良好的一致性，证明了数学模型的合理性。多浮体系统靠近作业会产生局部波浪放大或遮蔽效应。关键词势流理论；多浮体；延迟函数；运动响应；模型试验中图分类号U661．32文献标识码A文章编号：2095—7297(2017)05一0287一06NumericalSimulationandModelTestoftheMotionResponsesofMulti·-BodyFloatingOperationSystematSeaHANXu—liang，XIEBin，WANGShi—sheng，YU

3、Xi—chong，LIYan(CNOOCResearchInstitute，Beijing100028，China)AbstractInordertoensurethesafetyandreliabilityofmulti-bodyfloatingoperationsystematsea，wepresenttheretardationfunctionapproachbasedonthethree-dimensional(3D)potentialflowtheory．Themathematicalmodelofthecoupledmotionresponsesofmulti

4、-bodyfloatingoperationsystemisestablished．Theeffectofhydrodynamicinteractionofmulti-bodyfloatingsystemisfullytakenintoaccount，andthemotionresponsesofmuhi-bodyfloatingsystemaretestedcomprehensivelyunderdifferentwaveheadings．Themotionperformanceoftransportshipincloseproximitytosparplatformi

5、sinvestigatedforoffshoreinstallationoperationunderdifferentwaveheadings．Thenthenumericalsimulationresultsarepresentedandcomparedwiththemodeltestresults．Satisfactoryagreementsareachieved，provingthevalidityofthemathematicalmodel．Fromtheresults，itisfoundthatthelocalwavemaygenerateanamplifica

6、tionorshadowingeffectformulti—bodysystemincloseproximityoffshoreoperation．Keywordspotentialflowtheory；multi—bodyfloating；retardationfunction；motionresponses；modeltestO引言多浮体靠近作业是海上操作的常用模式，在船舶靠帮物资补给、潜水器从母船下放与回收、浮式液化天然气装置(FLNG)旁靠与尾靠输油系统和海洋平台安装就位等船舶与海洋工程领域发挥着重要作用。单个浮体在外界波浪激励的作用下会产生六自由度运动，而浮体运

7、动兴起波浪会导致多浮体系统之间存在水动力相互作用。这往往会使多浮体系统产生剧烈运动，并造成恶劣的不利影响，甚至导致多浮体之间发生碰撞，严重威胁其安全性。由此可见，多浮体作业系统运动响应是海洋工程技术开发的关键问题。国内外学者致力于从频域理论角度运用三维分布源方法‘¨、高阶边界元方法‘2卅]、模态方法[4]等研究多浮体水动力相互干扰作用下的稳态响应问题。同时现在常用的WAMITCSJ，HydroSTAR[63等水动力软件基于三维势流频域理论来计算多浮体运动响应，但要处理瞬态或者非线性水动力问题就显得收稿日期：2017—02—08