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SPAR平台垂荡板的水动力特性自由振动试验研究

王春宝  
【摘要】:随着海洋油气资源的开发逐渐向深海发展,各种适应深海水域环境的采油平台纷纷涌现。Spar平台因具有良好的运动特性和低廉的建造成本,越来越受到海洋工程领域相关学者的普遍关注。垂荡板是Spar平台的重要构件,安装在平台主体的底部,有提供额外水动力阻尼及提高附加质量的特性,可以显著的减小平台的垂荡运动。Spar平台能够在满足平台运动性能要求的同时,减少吃水、增大了垂荡周期,从而使平台的建造成本得到了大幅度的降低,经济性显著提高。 本文比较全面、系统的对深海Spar平台各种初始状态下的单块和多块垂荡板的自由振动进行了详细的模型试验研究。其中包括对不同厚度单块垂荡板和不同间距的多块垂荡板在不同的初始幅值、不同的弹性系数的弹簧拉力作用下进行了自由振动的试验研究,以及对单块垂荡板在不同的淹没深度下进行的自由振动试验研究。 本文根据Morison公式,将试验所得的位移时间历程应用差分法得到自由振动的速度和加速度;然后利用最小二乘法,分析了垂荡板在各种不同初始状态条件下的粘性阻尼系数和附加质量系数;并分析了随着初始状态变化时,粘性阻尼系数和附加质量系数的变化情况,对单块板和多块板在同一初始状态所得水动力特性进行了比对;提出了垂荡板振动过程中的粘性阻尼力与运动速度之间的关系,为以后的平台垂荡板的设计与计算以及平台的安全性能评估提供参考依据。


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