一、“南海2号”半潜式钻井平台深水改造方案运动响应和波浪荷载分析（论文文献综述）
孙刘璐[1]（2021）在《基于现场实测的半潜式平台响应分布和极值预测研究》文中进行了进一步梳理半潜式平台是海洋油气开发中的重要工程装备。其良好的运动性能和结构稳性适用于我国南海等深远海的油气开发。目前水动力学数值仿真和水池模型试验是海洋平台结构设计的主要手段,由于海洋环境载荷的复杂多变性、平台浮体、系泊等结构的非线性行为和结构的缩比效应等影响,水动力力学仿真和模型试验的方法仍不能保证平台设计的可靠性。在服役结构进行原型测量,可以获得真实的环境荷载与结构响应信息,监测数据可用于平台的设计指标进行验证,同时对于平台的现场作业安全提供保障。因此,原型测量已经成为辅助海洋平台结构分析和结构安全的重要手段。本文利用在南海某半潜式平台建立的原型监测系统,对长期监测数据开展了统计分析和预测研究。主要开展以下研究工作:1.针对长期监测到的六自由度响应实测数据,提取每日响应极值,引入广义极值分布模型,对一年的响应数据开展分布规律分析,并通过K-S检验方法验证实测数据的分布类型,发现除艏摇符合Gumbel分布外,其余响应均符合Weibull分布;2.基于所获得的响应参数分布形式,对不同重现期的响应极值进行预测,并与设计指标进行对比,发现垂荡的十年一遇极值已超过设计指标,为平台设计、现场作业和安全预警提供支持;3.利用深度神经网络构建海洋环境荷载与运动响应之间的关系模型,选取风、波浪为主要的荷载形式,浮体响应作为预测目标,建立了基于深度学习的平台响应短期预测模型,分别应用在平台不同的工况下,为平台作业安全提供了良好的依据。
周盛涛[2]（2021）在《基于快速动力响应分析的半潜式风机下部结构主尺寸优化》文中研究表明发展清洁高效的海上风电是应对全球气候变暖和能源危机的重要举措。经过过去十余年的快速发展,我国近海的风场规划已基本完成,开发更优质的深远海风资源是未来海上风电的发展趋势。当水深超过50 m时,固定式风机下部结构的建造成本将急剧上升,发展浮式风机是深远海风场开发的必然选择。浮式风机下部结构的开发需经历概念设计、初步设计以及详细设计三个阶段。其中,概念设计阶段的主要任务是结构选型及主尺寸设计,是开展初步设计和详细设计的前提,也很大程度上决定了风机系统的动力响应和经济性。然而,关于如何高效地完成这项如此重要的工作,现有的研究没有给出完备的解决方案。受此驱动,本文基于优化设计的思想,系统地提出了浮式风机下部结构选型及主尺寸设计方法,具体工作如下:针对概念设计的计算需求,提出了浮式风机系统的快速动力响应分析方法。数值模型采用频域的八自由度运动方程描述风机系统的整体运动。其中浮式平台视为可作六自由度运动的刚体;塔筒为弹性体,其变形采用两个广义自由度加以描述;将叶轮及机舱总承视作集中质量。漂浮状态下风机的气动荷载简化为两个部分,分别为平台固定状态下的气动荷载以及由平台运动或塔架变形引起的气动阻尼作用。两者均预先通过时域耦合动力学分析软件FAST获取,并制成气动荷载数据库供数值模拟调用。水动力方面,模型采用势流理论描述浮体在波浪作用下的辐射和绕射效应,并通过线性化的Morison方程考虑作用于浮体的粘性作用力。为了反映系泊刚度的非线性,首先根据静力平衡预先计算出各种风速及风向组合下平台的平均位移,随后迫使平台在平均位置附近作微幅运动,系泊回复力的梯度即为与该平均位置相对应的系泊刚度。为了验证数值模型的有效性,本文模拟了四立柱半潜式风机系统在1000个特征海况下的动力响应,并与FAST的计算结果进行对比,结果表明,数值模型的响应标准差相对误差大多在15%以内,而计算效率有大幅度的提升,满足概念设计的计算需求。提出了一种基于代理模型的长期动力响应分析方法。利用聚类算法（极大相异性算法）从长期海况数据库中选取一定数量的特征海况,并通过数值模型计算风机系统在特征海况下的响应;随后,对数值模型的输入（海况参数）和输出（系统响应）进行回归分析（训练）,建立两者间的近似函数关系,即代理模型;最后,利用代理模型预测所有海况的响应。系统响应的求解从原来复杂的数值模拟过程转变为简单的代数运算过程,能够有效地减少数值模拟的数目,降低计算成本。为了验证该方法的有效性,将代理模型的预测结果与全数值模拟结果进行对比,结果表明,代理模型能够很好地还原出系统真实的响应,满足概念设计的精度需求。基于这种方法,本文探讨了平台安装角对Y形半潜式风机系统长期动力响应的影响。结果显示,不同平台安装角下的塔底累积疲劳损伤具有明显的差异,最大能达到25%,这种差异是由一阶水动力引起的。开展了浮式风机系统的动力响应及经济性指标对下部结构主尺寸设计参数的敏感性分析。本文以四立柱及Y形半潜式下部结构为例,基于方差和概率密度的全局敏感性分析方法评估了浮式平台及系泊系统的主尺寸参数对结构固有特性、长期动力响应以及建造成本变化的贡献度。分析结果显示,立柱半径、立柱间距、吃水深度以及系泊索链直径是决定系统动力学性能及经济性的设计参数。这项工作为主尺寸优化变量及其搜索范围的选取提供了依据。此外,基于敏感性分析结果,探讨了结构固有特性与长期动力响应的相互关系。搭建了半潜式平台及系泊系统的主尺寸优化平台。根据敏感性分析的结果选定了五个主尺寸参数为独立优化变量,利用自开发的数值模型以及长期响应分析方法计算目标函数中的动力响应指标,并校验设计方案能否满足约束条件。借助遗传算法的逻辑关系,实现了设计方案生成、性能评价、约束条件校验以及方案比选的自动寻优过程。基于主尺寸优化平台,本文围绕平台-系泊系统一体化优化、长期海洋环境以及优化算法对优化结果的影响等问题展开了讨论。最后,对比了四立柱和Y形半潜式风机系统的Pareto前沿。结果表明,在相同的造价水平下四立柱平台的塔底累积疲劳始终小于Y形平台的值,主要原因是四立柱平台的波频响应（荡动及摇动）较小,由风机惯性力在塔筒底部引起的弯矩也相对较小。通过以上工作,本文构建了半潜式风机系统的动力学快速评价体系和优化平台,为概念设计阶段下部结构选型及主尺寸设计问题提供了高效的解决方案。
刘大辉[3]（2020）在《半潜式钻井平台抗冰性能多维优化设计及评估方法研究》文中认为北极地区作为全球重要的油气资源储备基地,受到越来越多国家的关注和重视。常规海上钻井平台是海上油气勘探开发必不可少的装备,然而其在参与北极海上油气资源的开发过程将面临着巨大的挑战和考验,需要突破一系列关键技术并进行特殊设计,才能保障其在北极海域的安全、高效作业。这些挑战及关键技术可以总结为:①极地冰区海洋环境统计数据较少,尚未形成明确设计海况条件;②针对北极大型海洋平台的冰荷载研究仍不成熟,需要建立开发更加具备工程应用价值的冰荷载预测模型及分析软件;③严寒多冰的海洋环境对钻井平台的结构强度、定位系统及钻井系统等的抗冰耐寒、运行可靠和应急处理能力等提出了更高的要求。本文的主要研究工作概述为以下几个方面:（1）调研喀拉海和巴伦支海两个典型极地海域的风、波浪、海流、水深、温度、海冰等的长期观测情况及现有相关研究成果,并与现有规范中其他类似海域的数据进行对比分析,基于概率统计方法提出这两个典型北极海域的设计基础。（2）研究海冰与大尺度垂直结构、大尺度斜面结构及细长柔性结构的作用机理,修正并提出适合极地半潜式平台立柱大尺度斜面结构及钻井立管细长柔性结构的冰荷载计算方法,并利用离散元方法分析结果与规范分析方法结果及冰水池实验或现场观测数据进行了对比,验证了利用离散元方法开展工程优化的价值。（3）开展半潜式钻井平台总体结构形式的创新设计,将冰载荷作为平台的控制设计载荷,并综合考虑风、浪、流等环境载荷,建立钻井平台的优选模型,综合评估平台的运动性能、抗冰性能、功能要求以及定位能力等,优化抗冰型半潜式钻井平台的最优设计方案并通过水池实验开展了部分验证。（4）针对半潜式钻井平台在有冰海域开展钻井作业的定位要求及北极海域冰山出现难以规避的特殊海况,创新性地提出系泊系统快速解脱和再连接方案并分析验证该方案的定位能力和可行性,并对部分参数进行了优化设计,分析总结出优化方向。同时研究了冰载荷对动力定位系统的影响,提出并验证了应对冰载荷的动力定位系统控制策略建议,保证了冰区动力定位系统的定位能力。（5）综合考虑典型海域海冰自身力学性能及海冰与管柱结构相互作用,开展不同工况下海冰与立管局部碰撞有限元数值模拟,进而建立极地冰区钻井立管整体动力响应分析模型,研究钻井立管系统在破碎冰载荷作用下的极限强度评估方法,提出冰区钻井立管系统临界评估准则及快速解脱的创新设计方案,并通过室内试验验证该评估方法的准确性。
夏恒[4]（2020）在《风和浪联合作用下半潜式海洋平台振动响应分析》文中研究表明半潜式海洋平台是一种大部分浮体没于水面下的移动式钻井平台,由浮体、立柱和工作平台三大部分组成,主要被应用于油气开采及科学研究。半潜式海洋平台随机风浪振动的研究对平台的安全性和可靠性具有重大意义。半潜式海洋平台随机风浪振动分析目前存在诸多理论和技术问题,其中的关键问题包括:1.深水随机风和风浪过程的相干性（相关性）研究还比较薄弱,造成现有的研究没有考虑到海面脉动风和浪的相互影响使得计算结果不够准确。2.目前常用的平台振动（水动力）分析软件（如Se Sam）还不能处理随机风和风浪互谱密度矩阵的输入问题,造成计算过程无法将风浪的相干性考虑进去。鉴于此,本文开展下述理论和应用研究:1.基于理论研究和实验数据的再分析,提出深水脉动风速和风浪过程的相干函数模型和参数估计方法,确定深水脉动风速和风浪的功率谱密度模型,建立具有广泛适用性的深水脉动风速和风浪的互谱密度矩阵模型;2.通过改进Se Sam软件中风载荷和波浪载荷样本的输入方式,结合锚链-聚酯缆-锚链系泊系统的建模技术,开发基于Se Sam的考虑风和浪相关性的半潜式海洋平台随机风浪振动（水动力）响应样本的有限元计算方法;3.利用Gumbel Copula和移位广义对数正态分布（SGLD）,结合基于Kendall和前四阶概率矩的模型参数估计方法,建立考虑风和浪相关性的半潜式海洋平台随机风浪振动响应联合分布估计的加速模拟方法;4.采用本文建立的模型和方法,分析我国南海某新型深水半潜式支持平台的随机风浪振动响应;5.基于本文的研究成果,利用qt5和Visual Studio软件开发工具,开发深水半潜式支持平台随机风浪振动预测软件。本文根据实测数据提出了相干函数的理论模型并进而得到风和浪互谱密度矩阵,建立了一种有效的考虑风和浪相干性的有限元分析方法,并提出了一种多变量极值分析方法,对研究平台安全性和可靠性具有一定价值。
钟亮[5]（2020）在《浮式风机系泊断缆动力响应分析》文中提出海上风电开始从浅水海域向深水进发,而当水深超过30m时,固定式基础建设成本急剧增加,因此漂浮式基础的海上风机成为了海上风电发展的热点。漂浮式风机以浮式结构为基础,通过锚泊系统实现在海上的定位。浮式风机减小了水深的限制,在离岸处获取了更加强劲和稳定的风能,但同时遭受了更加复杂的风浪流等环境载荷,浮式风机系泊系统的安全受到多变海况的威胁。因此,有必要研究引发浮式风机系泊断缆的环境条件,以及断缆后浮式风机系统的动力响应规律。为开展浮式风机的耦合模拟研究,现基于数值模拟的方法,以多体动力学理论建立全系统耦合方程,采用龙格库塔法求解。为确保数值方法对浮式风机耦合模拟的准确性,对比分析了数值模拟结果与文献试验结果,确定了数值模拟的可信度。针对50米水深海域,初步提出采用在系泊链底段增加重块的方式作为浮式风机系泊方案,并以百年一遇海况完成了对该系泊系统张力统计值的校核。针对浮式风机断缆工况的问题,以NREL的5MW风机、OC4-DeepCwind半潜型支撑平台和底段附重的系泊系统为浮式风机系统模型,通过分析风机设计工况中极端阵风工况对浮式风机系统响应的影响,发现由于极端阵风的瞬态变化特性,系泊张力瞬态增加,即出现冲击张力。当极端阵风的持续时间、阵风幅值和风向变化角度满足一定要求时,浮式风机系泊冲击张力幅值超出了系泊线的最小破断载荷,极易引发浮式风机系泊断缆。因此,研究了极端阵风的特征参数与浮式风机系泊冲击张力的关系,并以系泊线的最小破断载荷为触发系泊断缆的临界张力,总结了浮式风机在极端阵风条件下的断缆工况。通过对比研究浮式风机在极端阵风条件下完整系泊状态和断缆状态的系统响应,发现浮式风机断缆导致浮式平台远距离漂移,漂移过程中外输电缆被破坏,甚至发生连锁的系泊断缆,浮式风机的漂移还可能导致与潜在的浮式结构物间的碰撞。浮式风机漂移过程中,由于风向标效应,平台艏摇方向运动失稳,风力机的偏航机构容易受损。
张元博[6]（2019）在《波浪对半潜式平台稳性的影响研究》文中认为总体来说,对于半潜式平台的稳性研究,大多只考虑了风倾力矩的影响而不考虑波浪对平台稳性的影响,但半潜式平台在拖航过程中遭遇的波浪同样会对平台产生较大的倾覆力矩,影响平台的稳性,所以本文在频域中模拟平台在远洋拖航中受到的波浪作用,考虑波浪作用对半潜式平台稳性的影响。为了研究波浪对平台稳性的影响程度,首先考察不考虑波浪作用下的稳性情况,以提供后面分析比较的参照物。为此,利用Moses软件,建立了一半潜平台的数值模型,计算了其静水力和舱容数据,保证数值模型的准确性。之后,结合相关的平台稳性规范要求,对平台的完整稳性选取了3个吃水、24个风向角、2种风速,共96种计算工况,对平台的完整稳性进行了计算分析;对平台的破舱稳性选取了8种破舱组合,3个吃水、24个风向角,共480种计算工况,对平台的破舱稳性进行了计算分析,计算结果表明,在上述各种计算工况下,目标平台的稳性优良,完整稳性和破舱稳性均满足规范规定的稳性衡准要求。得到不考虑波浪作用下的平台稳性特征后,对该平台进行频域计算,在0°-180°的浪向范围内以5°为间隔共计37个浪向,分别计算每个浪向下平台的最大倾角和和波浪对平台的最大弯矩。最后提出两种分析方法,分别考虑最大倾角和最大弯矩的影响。首先把波浪对平台稳性的作用,用最大倾角这一参数来表征,即在常规稳性分析时,加入这一最大倾角,结果显示平台稳性只有较小程度的下降,完整稳性的最小面积比下降了6.76%,破舱稳性的最大倾斜角上升了8.72%,表明此分析方法对波浪作用考虑可能还不够,平台还存在稳性风险;其次波浪对平台稳性的作用,用最大弯矩这一参数来表征,即在常规稳性分析时,加入这一最大弯矩,计算37个浪向角和24个风向角为组合共888种计算工况,结果显示该平台的完整稳性和破舱稳性均大幅降低,在最危险的环境条件下完整稳性面积比最小值由3.16降至0.04,风雨密进水口低至水线以下,复原力矩曲线包含的倾斜角范围由14.71°降至6.38°,不再满足规范要求。由于此分析方法实质上是将波浪瞬态最大倾矩视为一种静矩,可能会过多考虑波浪载荷对稳性的影响,是一种偏于安全的方法。因此,该研究方法的准确性有待下一步实验验证。
张会良[7]（2019）在《深水圆筒型钻井平台南海海域水动力性能分析》文中进行了进一步梳理中远海运重工有限公司在过去10年间建造了4座深水圆筒型系列浮式钻井平台,其中3座已经交付使用,目前在墨西哥湾、巴西等海域服役。本文以第4座圆筒型钻井平台为研究对象,针对南海海域海况,对平台的水动力性能进行分析研究。本文的研究意义在于:圆筒型钻井平台的问世为我国南海深水海域油气勘探开发提供了一种新的选择。该类平台在南海海域适用性的研究,可为有关部门提供理论依据和技术支持,同时有利于我国水动力理论的发展和数据的积累。本文基于三维势流理论,采用数值计算和物理模型试验相结合的研究方法,对圆筒型浮式钻井平台在南海海域的水动力性能进行分析。论文的研究内容主要有:1)平台稳性计算分析;2)平台总体水动力性能数值计算;3)物理模型试验;4)张紧式系泊系统初步设计;5)平台耦合运动影响因素分析和系泊系统方案优化。主要研究结论如下:（1）圆筒型钻井平台由于其特殊的水线面和主船体形状,装载工况具有较大的初稳性高和较大的回复力臂,在100节强风的情况下,平台仍能满足规范要求且有较大富裕。（2）基于三维势流理论,对圆筒型钻井平台在波浪中的运动响应进行了计算,得到平台垂荡固有周期为15.93秒,横摇和纵摇的固有周期为26.82秒,并对平台响应进行短期预报,千年一遇海况下纵荡有义幅值为6.326m,垂荡有义幅值为6.610m,纵摇有义幅值为4.31°。（3）进行了圆筒型钻井平台在南海海域海况条件下的水动力性能模型试验,结果为:在一年一遇的作业海况下,纵荡有义幅值为1.996m,垂荡有义幅值为0.994m,纵摇有义幅值为3.16°,在千年一遇的极限海况下,纵荡有义幅值为6.762m,垂荡有义幅值为6.580m,纵摇有义幅值为5.39°。对比发现,垂向运动数值计算与模型试验结果较符合,而纵摇运动数值计算比试验值偏小20.0%,纵荡比试验值偏小6.4%。（4）初步设计了一套张紧式系泊定位系统,并对其水动力性能进行时域耦合数值模拟,发现由于圆筒型钻井平台具有轴对称性,纵荡、垂荡和纵摇为其主要的运动响应。在风暴条件下,纵荡最大位移为45.16m,为水深的3.0%,说明平台的水平运动响应得到了较好的控制。而平台的垂荡响应最大为9.29m,纵摇响应最大为15.93°,说明在风暴条件下垂向运动较明显,不适宜钻井作业。通过对0°和180°两个方向的环境载荷下的系泊缆受力进行计算,发现在0°方向下系泊缆更加危险,承担主要系泊拉力的No.6和No.7系泊缆受力最大,为6905KN,安全因子为1.85,刚好满足规范要求。（5）对影响圆筒型钻井平台耦合运动的相关因素进行分析,发现当系泊缆与海面夹角变大时,系泊缆受力持续变大,而纵荡位移呈现先减小后增大的趋势;当系泊缆初始长度减小时,系泊缆预张力和最大拉力增大,平台水平位移减小;当系泊缆首尾两端锚链长度增加时,系泊缆受力增加,运动响应变化不明显;通过对比三种不同的组合,发现系泊缆分为3组,每组4根的结果最优。以减小系泊缆受力为目标进行方案优化,优化后系泊缆最大受力减小了约14.8%。基于优化方案又进行了正常钻井作业海况下的计算,得到平台纵荡位移为31.90m,约为水深的2.1%,垂荡最大响应为3.10m,纵摇最大响应为6.02°,基本满足正常作业要求。最后又进行了在一根系泊缆破断情况下的缆绳受力和平台运动响应的计算,系泊缆最大受力为7315KN,安全因子为1.75,纵荡响应最大为72.99m,约为水深的4.9%,均能满足规范要求。
赵争兵[8]（2019）在《海上浮式风机平台的系泊系统研究》文中进行了进一步梳理随着陆基风力发电机的迅速发展,可用土地资源有限、噪音、视觉污染、政策限制等诸多问题逐渐暴露,为解决这一问题,风电场选址正逐步由陆上向海洋发展,固定形式逐渐由固定式向漂浮式方向发展,随着水深的加深固定式海上风机的生产制造成本随之增加,有必要采用更加经济可行的锚链进行定位;而系泊系统作为牵引定位浮式风机的重要组成部分,合理的系泊布置关系到浮式风力发电机组的稳定性和安全性,更会影响到风力发电机组的发电效率;过去国内外学者多是通过优化海上浮式平台的结构改善风机性能,而对占海上浮式风机总投入成本20%的系泊系统的研究较少,仍有很多问题亟待解决,因此设计一种安全可靠的系泊系统性具有重要的意义。（1）简要介绍了海上风机的发展历程及现状,参阅漂浮式海上风机系泊系统的国内外研究现状,比较了海上浮动基础的各项性能和经济性,根据明阳智慧能源要开发的海洋浮式风机采用的半潜式风机结构为研究对象。（2）介绍了海洋环境中的风、浪、流各种环境载荷,并利用三维势流理论、Morison理论进行相关载荷计算,用FAST软件对OC4 Deep Cwind风机平台参数进行建模,后续研究都是依据该平台进行;并对该模型进行的仿真结果与风机专用仿真软件Bladed进行对比,验证FAST仿真结果的可靠性。（3）以降低锚链在复杂海洋环境中系泊导缆孔处张力以及浮式平台的运动响应为目的,用FAST仿真软件分别从不同锚链个数、系泊布置夹角及导缆孔位置等参数出发,分析了上述不同参数对浮式平台的运动响应及系泊张力的影响,将仿真计算得到的平台位移、张力与设计规范进行对比,校核锚链设计满足设计要求;并对该系泊设计方案的浮式风机,在作业工况中受力最大锚链破损情况下仍能能正常工作,以及对与之相邻的锚链强度进行校核,进一步研究了一组锚链失效后的情况。最终设计出一种更加经济安全的系泊设计方案,为日后浮式海上风机工程设计和实际安装应用提供一定参考依据。（4）海上风机处于复杂的环境中锚链很容易产生疲劳损伤,为保证海上浮式风机的能够在服役期限正常工作,锚链的疲劳损伤分析也是必不可少的;分别从湍流（5）风强度、风浪不同向、波浪周期分析疲劳损;结果表明,稳态风状态下锚链的疲劳寿命远大于湍流风状态下的疲劳寿命;当风波夹角为0°时,锚链疲劳损伤最大,随着波浪周期的增加,各系缆疲劳损伤程度先增大后减小的趋势。
陈敏[9]（2019）在《内孤立波与深海浮式平台相互作用特性研究》文中研究说明深海浮式平台是南海油气资源勘探开采中主要的大型海洋工程技术装备之一。南海地质条件复杂,海水密度层化显着,是海洋内孤立波的天然多发区。作为仅次于台风的灾害性因素,内孤立波具有振幅大、持续时间长等特点,不仅会使深海浮式平台产生大幅度的漂移运动,还会引发系缆断裂等事故,严重影响了深海浮式平台的正常作业和操作安全,已经成为该海域海洋工程中必须考虑的一个环境因素。然而,有关内孤立波对深海浮式平台可能造成的危害性机理目前尚有许多未知的领域,而且缺乏有效的分析和评估手段。本文在总结国内外研究现状的基础上,采用理论分析、模型实验和数值模拟相结合的方法,对内孤立波与深海浮式平台的相互作用特性进行了研究,主要的研究内容如下:第二章中,以南海八号半潜式平台和张力腿平台为对象,基于三类定态内孤立波理论模型KdV、eKdV和MCC,结合Morison公式和压力积分公式,建立了0°-360°浪向角下深海浮式平台的内孤立波载荷预报方法。同时,在大型重力式内波水槽中开展两层流体中深海浮式平台内孤立波载荷模型实验,确定了立柱、沉箱等结构的惯性力系数和拖曳力系数的计算方法。实验结果表明,惯性力系数和拖曳力系数与Re数、KC数以及流体分层比h1/h有关。设计不同的内孤立波振幅、分层比和浪向角等参数,研究深海浮式平台内孤立波载荷的时历特性和幅值特性,获得了载荷幅值随内孤立波振幅、分层比以及浪向角的变化规律。第三章中,结合三类内孤立波理论KdV、eKdV和MCC的适用范围,采用速度入口和刚盖假设边界条件,以VOF法跟踪两层流体分界面,建立深海浮式平台内孤立波载荷数值模拟方法。对不同尺度下的内孤立波与张力腿平台的相互作用特性进行数值模拟,分析不同载荷成分的尺度效应差异及成因,验证了深海浮式平台内孤立波载荷预报方法以及Morison公式中的惯性力系数和拖曳力系数的计算方法在实尺度情况下的适用性。第四章中,结合南海八号半潜式平台内孤立波载荷预报方法和平台浮体三自由度运动方程,采用集中质量法求解三段式系泊缆的动力特性,建立内孤立波作用下南海八号半潜式平台的非线性耦合动力响应理论模型。根据南海流花海域的的内孤立波实测数据,研究了不同浪向角下,南海八号半潜式平台的内孤立波载荷、运动响应以及系泊缆张力的时历特性。结果表明,内孤立波作用下半潜式平台发生大幅度的水平纵荡运动,迎波方向的系泊缆顶端拉力增加,背波方向的系泊缆顶端拉力则减小。同一分层比和内孤立波振幅下,浪向角对半潜式平台的内孤立波纵向水平力和力矩、纵荡运动响应以及系泊缆顶端拉力的影响十分显着,对内孤立波垂向力、垂荡运动以及纵摇运动的影响很小。对浪向角0°和90°下南海八号半潜式平台的载荷、运动响应以及系泊缆顶端拉力进行数值计算,研究其幅值随浪向角、分层比以及内孤立波振幅等关键参数的变化规律。第五章中,结合张力腿平台内孤立波载荷预报方法和平台浮体三自由度运动方程,采用非线性梁张力腿模型,结合平台浮体三自由度运动方程,建立内孤立波作用下张力腿平台非线性耦合动力响应理论模型。根据南海北部流花海域的内孤立波观测数据,研究了不同浪向角下,张力腿平台的内孤立波载荷、运动响应以及张力腿系泊拉力的时历特性。结果表明,内孤立波作用下张力腿平台发生大幅度的纵荡运动,张力腿结构对平台浮体的拉力增加,且迎波方向的张力腿拉力增量幅值远大于背波方向。同一分层比和内孤立波振幅下,浪向角对张力腿平台的内孤立波纵向水平力和力矩、纵荡运动以及张力腿系泊拉力的影响十分显着,对内孤立波垂向力、垂荡和纵摇运动的影响很小。对浪向角0°和45°下张力腿平台的载荷、运动响应以及张力腿系泊拉力进行数值计算,研究其幅值随浪向角、分层比以及内孤立波振幅等关键参数的变化规律。
吴深毅[10]（2019）在《深水半潜平台结构响应及局部结构优化研究》文中研究说明随着陆地油气资源被逐渐开采,储量减少,海洋石油气的开采已成为世界各国竞争的主要战略资源。由于大量海洋油气田处于深水或超深水海域,海洋工程装备逐步迈向深海已成为当前发展趋势。半潜式钻井平台作为深水油气开发的主流装备,一旦发生事故,不仅会造成难以估量的人命、财产损失,还会因油气泄露对海洋环境造成严重污染。因此,保证半潜式钻井平台结构具有足够的强度储备及疲劳可靠性,是其长期安全运转的关键。另外,半潜式平台结构不可避免存在刚度突变,如何合理进行关键区域局部结构优化设计,对结构安全可靠也起着非常重要的作用,是目前国内外研究的重点和热点。本文以作业于中国南海的深水半潜式钻井平台为研究对象,主要对其进行了水动力分析、结构响应分析、局部结构优化及关键节点谱疲劳分析等研究,主要研究工作包括以下几个方面:（1）归纳了适用于深水半潜式平台波浪载荷计算的各种设计波法,整理了基于SESAM软件的平台结构强度和疲劳寿命评估流程;（2）完成了目标平台的水动力分析和波浪载荷预报,采用长期预报方法得到设计波参数;考虑其他设计载荷,进行了平台总体结构响应分析,平台总体应力分布较为均匀,但也存在着明显应力集中的局部区域;（3）针对立柱与上部结构外侧连接区域,在初始模型的基础上提出了三种局部结构优化方案,并采用子模型法对各种设计方案进行了局部精细网格有限元分析,获得了较为精确的应力分布结果;（4）在总体强度分析和局部强度分析的基础上,针对三种局部优化方案共筛选出55个疲劳危险节点,采用谱分析法进行了节点的疲劳强度分析,预报了它们各自的疲劳寿命,并进行了疲劳参数敏感性分析。
二、“南海2号”半潜式钻井平台深水改造方案运动响应和波浪荷载分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、“南海2号”半潜式钻井平台深水改造方案运动响应和波浪荷载分析（论文提纲范文）
（1）基于现场实测的半潜式平台响应分布和极值预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 海洋平台结构力学分析国内外研究现状 |
| 1.2.1 水动力学数值仿真分析研究现状 |
| 1.2.2 水池模型试验方法研究现状 |
| 1.3 基于原型监测的浮式平台运动响应分析方法研究 |
| 1.3.1 海洋平台原型测量研究现状 |
| 1.3.2 基于极值理论的研究方法 |
| 1.3.3 基于深度学习的研究方法 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 半潜式平台原型监测系统和典型数据分析 |
| 2.1 “南海挑战号”半潜式平台 |
| 2.2 “南海挑战号”半潜式平台原型监测系统 |
| 2.2.1 海洋环境荷载监测系统 |
| 2.2.2 浮体运动监测子系统 |
| 2.2.3 系泊姿态监测子系统 |
| 2.3 典型台风海况监测数据分析 |
| 2.3.1 台风“海鸥”监测数据 |
| 2.3.2 台风“山竹”监测数据 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于实测的平台运动响应分析和极值预测研究 |
| 3.1 平台六自由度响应监测数据分析 |
| 3.1.1 平台六自由度响应数据 |
| 3.1.2 数据处理过程 |
| 3.1.3 平台六自由度响应分析 |
| 3.2 六自由度响应多年一遇极值预测 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于深度学习的平台响应短期预测 |
| 4.1 深度学习基本理论 |
| 4.1.1 多隐层前馈神经网络(DNN) |
| 4.1.2 长短时记忆网络(LSTM) |
| 4.1.3 数据的归一化 |
| 4.1.4 预测结果的评价指标 |
| 4.2 监测信息的提取与处理 |
| 4.2.1 “南海挑战号”半潜式平台训练样本数据选取 |
| 4.2.2 “南海挑战号”半潜式平台训练样本数据处理 |
| 4.3 基于深度神经网络的海洋环境荷载分析与运动响应预测 |
| 4.3.1 平台的荷载与响应关系模型构建 |
| 4.3.2 台风作用下平台运动响应预测 |
| 4.3.3 不同海况等级下的平台响应预测在吊装作业中的应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）基于快速动力响应分析的半潜式风机下部结构主尺寸优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 浮式风机结构动力学分析方法 |
| 1.2.2 浮式风机空气动力学分析方法 |
| 1.2.3 浮式平台水动力学分析方法 |
| 1.2.4 系泊动力学分析方法 |
| 1.2.5 风机系统的优化设计 |
| 1.2.6 小结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 浮式风机系统的快速动力响应分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 风机系统结构动力学模型 |
| 2.2.1 风机系统动力学方程 |
| 2.2.2 质量与惯性矩阵 |
| 2.2.3 回复刚度矩阵 |
| 2.2.4 阻尼矩阵 |
| 2.2.5 动力荷载 |
| 2.2.6 塔筒动力响应 |
| 2.3 风机空气动力学模型 |
| 2.3.1 气动荷载简化计算方法的定性分析 |
| 2.3.2 固底状态下风机气动荷载数据库的建立 |
| 2.3.3 线性气动阻尼系数数据库的建立 |
| 2.3.4 控制器对气动特性的影响 |
| 2.4 浮式平台水动力学模型 |
| 2.4.1 波浪的描述 |
| 2.4.2 一阶波浪荷载 |
| 2.4.3 二阶波浪荷载 |
| 2.4.4 粘性作用力 |
| 2.5 系泊力学模型 |
| 2.6 快速动力响应分析程序 |
| 2.7 快速动力响应分析程序的有效性验证 |
| 2.7.1 固有周期 |
| 2.7.2 粘性阻尼线性模型验证 |
| 2.7.3 系泊模型的验证 |
| 2.7.4 单独波浪荷载作用下的系统响应 |
| 2.7.5 单独风荷载作用下的系统响应 |
| 2.7.6 风浪联合作用下的系统响应 |
| 2.7.7 计算效率 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 基于代理模型的风机系统长期动力响应分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 长期海况数据分析 |
| 3.3 特征海况数据的选取 |
| 3.4 短期动力学模拟 |
| 3.5 代理模型的建立 |
| 3.5.1 径向基函数模型 |
| 3.5.2 Kriging模型 |
| 3.5.3 人工神经网络模型 |
| 3.5.4 代理模型的校核 |
| 3.6 基于代理模型的长期动力响应预测结果分析 |
| 3.6.1 塔筒底部累积疲劳损伤 |
| 3.6.2 导缆孔累积疲劳损伤 |
| 3.6.3 平台最大倾角 |
| 3.6.4 机舱最大加速度 |
| 3.6.5 年发电量 |
| 3.6.6 代理模型训练效率的比较 |
| 3.7 平台安装角对Y形半潜式风机系统长期动力响应的影响 |
| 3.7.1 平台安装角对塔底累积疲劳损伤的影响 |
| 3.7.2 平台安装角对导缆孔累积疲劳损伤的影响 |
| 3.7.3 平台安装角对平台最大倾角的影响 |
| 3.7.4 平台安装角对机舱最大加速度的影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 半潜式风机下部结构的主尺寸敏感性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 输入变量空间的定义 |
| 4.3 约束条件 |
| 4.4 评价指标 |
| 4.4.1 建造成本 |
| 4.4.2 结构固有特性 |
| 4.4.3 长期动力响应 |
| 4.5 敏感性分析方法 |
| 4.5.1 基于方差的敏感性分析方法 |
| 4.5.2 基于概率密度的敏感性分析方法 |
| 4.5.3 实施流程 |
| 4.6 分析结果 |
| 4.6.1 输入变量的独立性 |
| 4.6.2 输出概率分布的偏度 |
| 4.6.3 收敛性分析 |
| 4.6.4 主尺寸参数与建造成本的关系 |
| 4.6.5 主尺寸参数与结构固有特性的关系 |
| 4.6.6 主尺寸参数与水动力特性的关系 |
| 4.6.7 主尺寸参数与长期动力响应的关系 |
| 4.6.8 结构固有特性与长期动力响应的关系 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于长期动力响应分析的半潜式风机下部结构主尺寸优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 优化变量 |
| 5.3 约束条件 |
| 5.4 目标函数 |
| 5.5 优化算法 |
| 5.5.1 针对多极值问题的单目标遗传算法 |
| 5.5.2 多目标遗传优化算法 |
| 5.6 结果分析 |
| 5.6.1 收敛性分析 |
| 5.6.2 平台-系泊分步优化与一体化优化的比较 |
| 5.6.3 基于短期与长期动力响应评价的优化策略比较 |
| 5.6.4 单目标与多目标优化策略的比较 |
| 5.6.5 两种半潜式风机下部结构优化结果的比较 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A Y形半潜式下部结构主尺寸敏感性分析结果 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）半潜式钻井平台抗冰性能多维优化设计及评估方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 北极钻采装备综合比较分析 |
| 1.2.1 自升式钻井平台 |
| 1.2.2 钻井船 |
| 1.2.3 柱稳型半潜式钻井平台 |
| 1.2.4 圆筒型半潜式钻井平台 |
| 1.2.5 分析总结 |
| 1.3 抗冰优化设计关键技术研究现状 |
| 1.3.1 极地钻井平台设计基础研究现状 |
| 1.3.2 冰载荷评估方法研究现状 |
| 1.3.3 结构抗冰优化设计研究现状 |
| 1.3.4 冰区定位系统研究现状 |
| 1.3.5 冰区立管系统研究现状 |
| 1.3.6 海洋工程装备抗冰技术的趋势研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 研究技术路线 |
| 第2章 典型极地海域设计基础研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 典型极地海域介绍 |
| 2.3 海冰情况 |
| 2.4 风、浪、流情况 |
| 2.4.1 风力统计数据 |
| 2.4.2 波浪统计数据 |
| 2.4.3 海流统计数据 |
| 2.5 环境温度条件 |
| 2.5.1 空气温度 |
| 2.5.2 海水温度 |
| 2.6 水深情况 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 特殊结构冰载荷分析方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 海冰设计参数定义 |
| 3.3 冰荷载计算方法研究 |
| 3.3.1 海冰在结构前的破坏模式 |
| 3.3.2 大尺度直立结构的冰载荷研究 |
| 3.3.3 大尺度斜面结构上的冰荷载研究 |
| 3.3.4 大尺度结构的局部冰力计算 |
| 3.3.5 细长柔性结构冰力计算 |
| 3.4 冰荷载的数值分析 |
| 3.4.1 数值分析的方法介绍及选择 |
| 3.4.2 大尺度结构海冰破坏模式数值验证 |
| 3.4.3 大尺度直立结构冰载荷数值验证 |
| 3.4.4 大尺度斜面结构冰载荷数值验证 |
| 3.4.5 细长柔性结构冰载荷数值模式探讨 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 平台抗冰及运动性能综合优化评估研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 新型抗冰型半潜式钻井平台研究 |
| 4.2.1 平台设计基础的定义 |
| 4.2.2 新型抗冰型半潜式钻井平台概念 |
| 4.3 平台运动性能对比分析 |
| 4.3.1 立柱加锥式半潜式钻井平台 |
| 4.3.2 抗冰锥体增加消浪孔的运动性能优化研究 |
| 4.3.3 直斜立柱式半潜式钻井平台 |
| 4.3.4 立柱数量对运动性能的影响研究 |
| 4.3.5 平台有冰海况下的作业能力研究 |
| 4.4 平台快速结构设计方法研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 定位系统抗冰性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 可解脱式系泊系统分析方法及优化研究 |
| 5.2.1 可解脱式系泊系统 |
| 5.2.2 浮子深度的影响 |
| 5.2.3 连接线的影响 |
| 5.2.4 系泊特性研究 |
| 5.3 极地冰区动力定位系统研究 |
| 5.3.1 动力定位能力分析介绍 |
| 5.3.2 推力分配逻辑 |
| 5.3.3 坐标系规定 |
| 5.3.4 全回转推进器设计 |
| 5.3.5 冰区动力定位能力研究 |
| 5.3.6 时域模拟结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 立管系统抗冰优化设计研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 冰区立管动力响应分析 |
| 6.2.1 立管系统的选择 |
| 6.2.2 冰-立管局部碰撞分析方法 |
| 6.2.3 冰-立管整体动态分析方法 |
| 6.3 小体积碎冰域-立管碰撞有限元分析 |
| 6.3.1 海冰模型 |
| 6.3.2 海洋结构与海冰相互作用 |
| 6.3.3 水动力模型 |
| 6.3.4 计算结果分析 |
| 6.4 大体积单块冰-立管碰撞有限元分析 |
| 6.4.1 模型单元类型设置 |
| 6.4.2 模型接触类型设置 |
| 6.4.3 模型边界条件设置 |
| 6.4.4 模型参数设置 |
| 6.4.5 计算结果分析 |
| 6.5 冰-立管碰撞室内实验研究 |
| 6.5.1 实验材料及设备 |
| 6.5.2 实验过程 |
| 6.5.3 实验结果分析 |
| 6.5.4 实验结果与数值模拟结果对比 |
| 6.6 小尺度浮冰碰撞 |
| 6.6.1 有限元模型介绍 |
| 6.6.2 计算结果分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 博士在读期间发表学术论文、申请专利 |
（4）风和浪联合作用下半潜式海洋平台振动响应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文课题的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 半潜式平台风浪载荷研究概况 |
| 1.2.2 半潜式平台风浪联合作用研究概况 |
| 1.2.3 半潜式平台运动响应研究概况 |
| 1.2.4 运动响应极值估计研究概况 |
| 1.3 目前研究中存在的问题 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 全文安排 |
| 第二章 随机风浪过程的互谱密度矩阵 |
| 2.1 常用风谱和波浪谱 |
| 2.2 深海风浪实测数据及分析 |
| 2.3 脉动风速和风浪的相干函数模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于SeSam软件的平台风浪响应样本分析 |
| 3.1 随机风速和波浪样本生成 |
| 3.2 水动力分析基本理论 |
| 3.2.1 三维势流理论 |
| 3.2.2 频域运动方程 |
| 3.2.3 时域运动方程 |
| 3.3 SeSam软件简介 |
| 3.4 平台振动响应建模方法 |
| 3.4.1 风载荷和浪载荷的输入 |
| 3.4.2 平台振动响应分析的模型 |
| 3.5 平台振动响应样本分析 |
| 3.5.1 某1500m深水半潜式支持平台分析模型概述 |
| 3.5.2 频域计算结果与分析 |
| 3.5.3 时域计算结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 平台振动极值响应估计 |
| 4.1 单变量振动极值响应估计 |
| 4.1.1 蒙特卡洛方法 |
| 4.1.2 GEV模型 |
| 4.1.3 广义对数高斯模型 |
| 4.1.4 广义移位对数正态分布(SGLD)模型 |
| 4.2 多变量振动极值响应估计 |
| 4.3 算例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 深水半潜式支持平台振动预报软件 |
| 5.1 软件开发的内容与功能 |
| 5.2 软件开发工具 |
| 5.3 软件模块组成 |
| 5.4 软件开发过程中难题解决 |
| 5.4.1 界面设计 |
| 5.4.2 算法 |
| 5.4.3 连接分析软件 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 软件重要代码 |
| 附录2 1000个绝对值响应极值样本 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果和科研项目 |
（5）浮式风机系泊断缆动力响应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 漂浮式风机的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及过程 |
| 第2章 浮式风机载荷计算的基本理论 |
| 2.1 风机空气动力载荷计算理论 |
| 2.1.1 经典叶素动量方法 |
| 2.1.2 非定常叶素动量模型 |
| 2.2 平台水动力及波浪载荷计算理论 |
| 2.2.1 势流理论 |
| 2.2.2 莫里森方程 |
| 2.3 系泊动力载荷计算理论 |
| 2.3.1 悬链线模型 |
| 2.3.2 集中质量方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 半潜型浮式风机系统耦合模型 |
| 3.1 浮式风机的5MW风机模型 |
| 3.1.1 风机模型基本参数 |
| 3.1.2 风机模型验证 |
| 3.2 浮式风机的半潜型浮式平台 |
| 3.2.1 OC4-DeepCWind半潜型浮式平台模型参数 |
| 3.2.2 浮式平台的频域水动力分析 |
| 3.3 浮式风机耦合模型验证 |
| 3.3.1 浮式风机耦合模型的静力响应验证 |
| 3.3.2 湍流风单独作用下浮式风机的响应验证 |
| 3.4 50m水深处半潜型浮式风机系泊系统方案研究 |
| 3.4.1 系泊系统研究方案概述 |
| 3.4.2 系泊线的静态分析 |
| 3.4.3 系泊系统的动态耦合分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 极端工作阵风下浮式风机的断缆响应研究 |
| 4.1 极端阵风介绍 |
| 4.2 极端工作阵风特性分析 |
| 4.3 极端工作阵风对浮式风机响应的影响 |
| 4.3.1 极端工作阵风下的平台运动响应分析 |
| 4.3.2 极端工作阵风下的系泊张力响应分析 |
| 4.4 浮式风机断缆工况的分析 |
| 4.4.1 不同阵风持续时间的断缆工况 |
| 4.4.2 不同阵风幅值的断缆工况 |
| 4.5 极端工作阵风条件下浮式风机的断缆响应研究 |
| 4.5.1 平台运动响应研究 |
| 4.5.2 系泊张力响应研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 向变极端相干阵风下浮式风机的断缆响应研究 |
| 5.1 向变极端相干阵风特性分析 |
| 5.2 向变极端相干阵风与浮式风机系泊冲击张力的研究 |
| 5.2.1 向变极端相干阵风持续时间与冲击张力的研究 |
| 5.2.2 向变极端相干阵风的变化方向与冲击张力的研究 |
| 5.3 向变极端相干阵风条件下浮式风机的断缆响应研究 |
| 5.3.1 平台运动响应研究 |
| 5.3.2 系泊张力响应研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）波浪对半潜式平台稳性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 海洋平台的研究 |
| 1.2.2 海洋平台的稳性研究 |
| 1.2.3 浮体水动力研究 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 基本稳性原理与波浪理论 |
| 2.1 半潜式平台稳性原理 |
| 2.2 半潜式平台稳性计算方法与衡准 |
| 2.2.1 完整稳性 |
| 2.2.2 破舱稳性 |
| 2.3 水动力分析理论 |
| 2.3.1 波浪载荷 |
| 2.3.2 基于Moses软件的水动力计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 不考虑波浪作用时的平台稳性 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.2 模型准确性验证 |
| 3.3 设计载荷 |
| 3.4 完整稳性 |
| 3.4.1 完整稳性计算 |
| 3.4.2 许用重心高度 |
| 3.5 破舱稳性 |
| 3.5.1 破损舱室组合 |
| 3.5.2 破舱稳性计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 波浪对稳性的影响 |
| 4.1 频域计算分析 |
| 4.1.1 环境参数 |
| 4.1.2 计算结果 |
| 4.2 波浪载荷倾覆力矩的施加 |
| 4.3 波浪对完整稳性的影响 |
| 4.4 波浪对破舱稳性的影响 |
| 4.4.1 舱室破损后的倾斜角 |
| 4.4.2 舱室破损后的风雨密范围 |
| 4.4.3 舱室破损后的复原力矩曲线范围 |
| 4.4.4 舱室破损后复原力矩与倾覆力矩的比值 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 附录B |
| 附录C |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）深水圆筒型钻井平台南海海域水动力性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钻井平台的发展与应用 |
| 1.2.1 钻井平台的类型与发展 |
| 1.2.2 圆筒型钻井平台介绍 |
| 1.3 钻井平台水动力性能研究现状 |
| 1.3.1 圆筒型浮式平台国内研究现状 |
| 1.3.2 圆筒型浮式平台国外研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 1.5 论文的创新性及研究意义 |
| 2 浮式平台水动力数值分析基本理论 |
| 2.1 三维势流理论 |
| 2.1.1 坐标系和运动模态的定义 |
| 2.1.2 速度势基本方程 |
| 2.1.3 规则波中平台所受的力和力矩 |
| 2.1.4 速度势的求解 |
| 2.2 频域计算理论 |
| 2.2.1 一阶波激载荷 |
| 2.2.2 辐射力和附加质量、阻尼系数 |
| 2.2.3 静水回复力 |
| 2.2.4 一阶运动控制方程 |
| 2.2.5 二阶波浪力 |
| 2.3 时域计算理论 |
| 2.3.1 时域与频域的转换关系 |
| 2.3.2 时域运动方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 圆筒型钻井平台稳性计算分析 |
| 3.1 圆筒型钻井平台总体设计方案介绍 |
| 3.2 圆筒型钻井平台稳性特点 |
| 3.2.1 初稳性高GM的特点 |
| 3.2.2 静稳性GZ曲线特点 |
| 3.3 典型装载工况计算 |
| 3.4 稳性衡准校核 |
| 3.4.1 稳性衡准的选取 |
| 3.4.2 稳性校核方法 |
| 3.4.3 稳性校核结果 |
| 3.5 稳性影响因素分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 圆筒型钻井平台水动力性能计算 |
| 4.1 水动力计算模型的建立 |
| 4.2 水动力性能计算 |
| 4.2.1 平台固有周期 |
| 4.2.2 附加质量和总阻尼系数 |
| 4.2.3 一阶波浪激励力 |
| 4.2.4 二阶平均波浪力(漂移力) |
| 4.2.5 运动响应幅值算子(RAO) |
| 4.2.6 频域响应谱和短期响应极值预报 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 平台水动力模型试验研究 |
| 5.1 水动力模型试验理论基础 |
| 5.1.1 相似法则 |
| 5.1.2 尺度效应 |
| 5.2 模型试验方法介绍 |
| 5.2.1 试验模型 |
| 5.2.2 环境条件模拟 |
| 5.2.3 试验方法 |
| 5.2.4 测量参数及测量方法 |
| 5.3 试验内容和数据处理 |
| 5.3.1 静水衰减试验 |
| 5.3.2 不规则波试验 |
| 5.3.3 自由衰减试验数据处理 |
| 5.3.4 不规则波试验数据处理 |
| 5.4 试验结果 |
| 5.4.1 静水衰减试验 |
| 5.4.2 不规则波试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 系泊系统设计及运动响应计算 |
| 6.1 系泊系统的设计 |
| 6.2 平台运动响应结果 |
| 6.3 系泊缆受力分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 平台耦合运动影响因素分析及系泊系统优化方案 |
| 7.1 系泊缆受力和耦合运动影响因素分析 |
| 7.1.1 系泊缆与海面夹角的影响 |
| 7.1.2 系泊缆初始长度变化的影响 |
| 7.1.3 系泊缆各段长度分配的变化的影响 |
| 7.1.4 系泊缆组合变化的影响 |
| 7.2 设计方案优化 |
| 7.2.1 设计方案确定 |
| 7.2.2 计算结果及分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 主要研究工作及结论 |
| 8.2 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（8）海上浮式风机平台的系泊系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 海上风机基础发展历程 |
| 1.2.1 固定式海上风机 |
| 1.2.2 漂浮式海上风机 |
| 1.3 海上浮式风机系统研究进展 |
| 1.3.1 海上浮式风机的发展 |
| 1.3.2 国内外系泊系统研究现状及不足 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 半潜式风机建模及其环境载荷计算理论 |
| 2.1 半潜式风机整体建模 |
| 2.1.1 风力发电机组模型 |
| 2.1.2 浮式基础 |
| 2.1.3 系泊系统 |
| 2.2 三维势流理论计算方法 |
| 2.3 Morison理论计算方法 |
| 2.4 环境荷载计算 |
| 2.4.1 风荷载计算 |
| 2.4.2 波浪荷载计算 |
| 2.4.3 海流载荷计算 |
| 2.5 半潜式浮式风机平台运动的时域分析方法 |
| 2.5.1 时域与频域的转换 |
| 2.5.2 波浪力的傅氏变换 |
| 2.5.3 时域运动方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 半潜式风机系泊系统计算及设计标准 |
| 3.1 系泊系统计算方法 |
| 3.1.1 悬链线系泊方式 |
| 3.1.2 系缆张力的计算 |
| 3.2 系泊系统设计标准 |
| 3.2.1 浮体允许位移和俯仰要求 |
| 3.2.2 浮体锚链允许张力要求 |
| 3.3 系泊形式算例分析 |
| 3.3.1 系泊系统布置形式 |
| 3.3.2 风机平台运动响应 |
| 3.3.3 仿真结果对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 半潜式风机平台系泊系统的方案设计 |
| 4.1 软件介绍 |
| 4.1.1 FAST仿真软件框架 |
| 4.2 系泊系统的优化设计与选择 |
| 4.2.1 改变锚链索数目的影响 |
| 4.2.2 改变锚链索布置角度的影响 |
| 4.2.3 改变导缆孔位置的影响 |
| 4.3 浮式海上风力发电机组锚链断裂后的性能变化 |
| 4.3.1 一根锚链破损条件下性能变化 |
| 4.3.2 某组锚链完全失效条件下性能变化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 半潜式风机系泊系统疲劳寿命分析 |
| 5.1 系泊疲劳寿命分析方法 |
| 5.2 湍流风对系泊系统疲劳寿命的影响 |
| 5.2.1 环境参数 |
| 5.2.2 系泊疲劳寿命计算 |
| 5.3 风浪异向时对海上浮式风机系泊的影响 |
| 5.4 不同波浪周期对疲劳寿命的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（9）内孤立波与深海浮式平台相互作用特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 深海浮式平台的发展与应用 |
| 1.3 内孤立波研究现状 |
| 1.3.1 南海内孤立波的分布 |
| 1.3.2 内孤立波研究现状 |
| 1.4 深海浮式平台内孤立波载荷研究现状 |
| 1.4.1 Morison公式计算方法 |
| 1.4.2 CFD模拟方法 |
| 1.5 内孤立波作用下深海浮式平台运动响应研究现状 |
| 1.6 本文的主要工作和创新点 |
| 1.6.1 本文的主要工作 |
| 1.6.2 本文的主要创新点 |
| 第二章 深海浮式平台内孤立波载荷预报方法及实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 深海浮式平台内孤立波载荷预报方法 |
| 2.3.1 南海八号半潜式平台 |
| 2.3.2 张力腿平台 |
| 2.3 实验方法与实验工况 |
| 2.4 内孤立波特性 |
| 2.5 南海八号半潜式平台内孤立波载荷结果分析 |
| 2.5.1 立柱群内孤立波载荷 |
| 2.5.2 沉箱内孤立波载荷 |
| 2.6 张力腿平台内孤立波载荷结果分析 |
| 2.6.1 立柱群内孤立波载荷 |
| 2.6.2 沉箱内孤立波载荷 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 深海浮式平台内孤立波载荷数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 深海浮式平台内孤立波载荷数值方法 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 计算域及边界条件 |
| 3.2.3 计算模型及网格 |
| 3.2.4 计算工况 |
| 3.3 深海浮式平台内孤立波载荷数值模拟结果分析 |
| 3.4 深海浮式平台内孤立波载荷预报方法适用性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 内孤立波作用下南海八号半潜式平台动力响应特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 南海八号半潜式平台动力响应理论模型 |
| 4.2.1 平台浮体运动方程 |
| 4.2.2 内孤立波载荷及浮力 |
| 4.2.3 三段式系泊缆传递力 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 计算模型及工况 |
| 4.3.2 动力响应时历特性 |
| 4.3.3 动力响应幅值特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 内孤立波作用下张力腿平台动力响应特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 张力腿平台动力响应理论模型 |
| 5.2.1 平台浮体运动方程及平台浮体载荷 |
| 5.2.2 张力腿系泊传递力 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 计算模型及工况 |
| 5.3.2 动力响应时历特性 |
| 5.3.3 动力响应幅值特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 攻读博士学位期间发表与录用的论文 |
（10）深水半潜平台结构响应及局部结构优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题研究背景、目的及意义 |
| 1.2 深水半潜平台概述 |
| 1.2.1 半潜平台发展历程 |
| 1.2.2 半潜平台结构特点 |
| 1.3 本课题研究内容发展状况 |
| 1.3.1 波浪载荷研究状况 |
| 1.3.2 总体强度研究状况 |
| 1.3.3 疲劳评估研究状况 |
| 1.4 本文研究内容及主要工作 |
| 第2章 半潜平台波浪载荷与结构响应分析理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 波浪载荷计算理论依据 |
| 2.2.1 Morison方程 |
| 2.2.2 三维势流理论 |
| 2.3 波浪载荷统计预报 |
| 2.3.1 波浪谱 |
| 2.3.2 短期海况与波浪散布图 |
| 2.3.3 短期预报 |
| 2.3.4 长期预报 |
| 2.4 典型波浪工况 |
| 2.5 设计波方法 |
| 2.5.1 确定性设计波法 |
| 2.5.2 随机性设计波法 |
| 2.5.3 长期预报设计波法 |
| 2.6 平台结构强度分析方法 |
| 2.6.1 总体强度分析流程 |
| 2.6.2 局部强度分析方法 |
| 2.7 基于S-N曲线的谱疲劳分析 |
| 2.7.1 S-N曲线基本原理 |
| 2.7.2 谱疲劳分析流程 |
| 2.7.3 疲劳安全评估 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 深水半潜平台总体结构强度分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 深水半潜平台设计参数 |
| 3.2.1 坐标系说明 |
| 3.2.2 平台主尺度 |
| 3.2.3 材料及许用应力 |
| 3.3 深水半潜平台计算模型 |
| 3.3.1 水动力模型 |
| 3.3.2 结构模型 |
| 3.3.3 质量模型 |
| 3.4 深水半潜平台水动力载荷分析 |
| 3.4.1 环境条件 |
| 3.4.2 分析工况 |
| 3.4.3 水动力载荷传递函数 |
| 3.4.4 水动力载荷长期预报 |
| 3.4.5 设计波参数 |
| 3.5 屈服强度评估 |
| 3.5.1 应力衡准 |
| 3.5.2 边界条件 |
| 3.5.3 平衡校准 |
| 3.5.4 计算结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 局部结构优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 立柱与甲板平台外侧节点方案介绍 |
| 4.2.1 初始方案 |
| 4.2.2 优化方案一 |
| 4.2.3 优化方案二 |
| 4.2.4 优化方案三 |
| 4.3 局部有限元模型 |
| 4.4 边界条件与载荷 |
| 4.5 结果汇总及工况分析 |
| 4.5.1 横向扭转工况分析 |
| 4.5.2 纵向剪切工况分析 |
| 4.6 不同设计方案评估 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 深水半潜平台关键部位谱疲劳强度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 疲劳校核点的确定 |
| 5.2.1 危险节点筛选 |
| 5.2.2 热点位置 |
| 5.3 疲劳分析计算参数 |
| 5.3.1 疲劳载荷 |
| 5.3.2 环境参数 |
| 5.3.3 S-N曲线选取 |
| 5.4 危险节点的热点应力谱分析 |
| 5.4.1 谱疲劳方法概述 |
| 5.4.2 危险节点热点应力传递函数 |
| 5.4.3 危险节点热点应力响应谱 |
| 5.5 危险节点疲劳寿命评估 |
| 5.5.1 危险节点疲劳累积损伤度 |
| 5.5.2 危险节点疲劳寿命 |
| 5.6 疲劳寿命敏感性分析 |
| 5.6.1 S-N曲线的敏感性分析 |
| 5.6.2 波浪谱的敏感性分析 |
| 5.6.3 长期海况的敏感性分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要完成的工作 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间科研成果及参与的科研项目 |
四、“南海2号”半潜式钻井平台深水改造方案运动响应和波浪荷载分析（论文参考文献）
- [1]基于现场实测的半潜式平台响应分布和极值预测研究[D]. 孙刘璐. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]基于快速动力响应分析的半潜式风机下部结构主尺寸优化[D]. 周盛涛. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]半潜式钻井平台抗冰性能多维优化设计及评估方法研究[D]. 刘大辉. 浙江大学, 2020(01)
- [4]风和浪联合作用下半潜式海洋平台振动响应分析[D]. 夏恒. 上海交通大学, 2020(09)
- [5]浮式风机系泊断缆动力响应分析[D]. 钟亮. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [6]波浪对半潜式平台稳性的影响研究[D]. 张元博. 天津大学, 2019(01)
- [7]深水圆筒型钻井平台南海海域水动力性能分析[D]. 张会良. 上海交通大学, 2019(06)
- [8]海上浮式风机平台的系泊系统研究[D]. 赵争兵. 广东工业大学, 2019(02)
- [9]内孤立波与深海浮式平台相互作用特性研究[D]. 陈敏. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]深水半潜平台结构响应及局部结构优化研究[D]. 吴深毅. 武汉理工大学, 2019(07)