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《南京航空航天大学》 2019年
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波浪荷载作用下导管架平台TLD减振研究

彭威  
【摘要】:导管架平台因具有形式简单、设计加工便捷的特点,在海洋平台中应用十分广泛。由于长期处于复杂多变的海洋环境中,导管架海洋平台将不可避免地遭受波浪荷载的长期作用,但目前关于导管架海洋平台在波浪荷载作用下的减振效果仍缺乏系统研究。鉴于此,本文对海洋环境中的波浪荷载特性以及海洋波浪荷载作用下导管架平台设置调频液体阻尼器(TLD)的减振效果展开了系统研究。首先,基于Stokes二阶波理论及Morison方程,研究波浪周期、波高和水深等因素对波浪荷载的影响规律。运用流体工程分析软件Fluent建立波浪场及圆柱结构物,分析了邱卡数(Kc)和雷诺数(Re)对拖拽力系数(C_d)和惯性力系数(C_m)的取值影响及相关规律。当Kc5,取值为1.57时,随着Re的增大,C_m在1.5~2.5之间变化,而C_d稳定在0.2附近。当5Kc25,,取值为6.30时,随着Re的增大,C_d在0.6~0.8之间变化,C_m则在2.0~2.5之间变化。当Kc25,分别取26.20和27.00时,随着Re的增大,C_d在1.00~1.30之间取值,而C_m则稳定在2.0左右。其次,将光滑粒子流体动力学(SPH)方法和有限元方法结合,研究规则波浪荷载作用规划水箱频率比、质量比、水箱形式及数量、规则波浪荷载特性等对导管架平台的TLD减振影响规律,结果表明在波浪荷载频率与结构自振频率比值为0.5时,设置频率比为1,质量比3%的三个减振水箱的导管架平台结构减振效果最好,平台顶部水平位移和水平加速度减振率都达到38%以上。不规则波浪作用时,导管架平台在设置频带宽度为30%的三水箱时减振效果最好。最后,针对实际工程,分析了导管架平台上部设备质量和主导管直径等设计参数对TLD减振效果的影响。当平台上部设备质量为1000吨,主导管直径为1.40米时,导管架平台减振效果最佳。在不同地震波的作用下,分析了采用TLD的导管架平台的动力响应,结果表明TLD针对地震作用也具有良好的减振效果。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:P75

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