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深水浮式平台锚泊静动力等效截断的模型试验方法研究
结题报告
批准号:
51709118
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
樊天慧
依托单位:
学科分类:
E1101.海岸工程与海洋工程
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈超核、梁富琳、李晓晨、赵仕伦、刘灶、严心宽、龙国烨
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中文摘要
深水浮式平台物理模型试验在解决实际工程问题和科学研究中起关键作用。受水池空间尺度限制,通常应用被动式混合模型试验方法进行试验。然而传统方法中,由于截断锚泊系统和全水深锚泊系统的动力特性差异,深水浮式平台的低频响应预报结果误差偏大。针对上述问题,本项目提出锚泊静动力等效截断的深水浮式平台试验方法,在截断锚泊设计中同时考虑锚泊静回复力和阻尼等效,从而保证平台运动响应预报结果的正确性。主要研究内容如下:1.建立考虑海底摩擦力的锚泊阻尼简化计算模型,开发相应程序,并通过模型试验验证该简化算法的有效性;2.提出锚泊静力和阻尼同时等效的截断锚泊设计原则,开发相应模块化优化程序,并针对不同型式锚泊系统选取各自适宜的智能算法和优化参量;3.结合数值模拟和物理模型试验讨论锚泊静动力等效截断试验方法的适用性、可行性和正确性。通过本项目研究,预期建立一套真实可靠预报深水浮式平台运动响应的物理模型试验方法与技术。
英文摘要
Physical model tests of deepwater floating platform play a key role in solving practical engineering problems and in scientific research. Limited by the dimension of wave basins, the hybrid model testing method is widely applied to conduct model tests of deepwater floating platforms. However, based on traditional hybrid model testing method, the predictions for Low Frequency (LF) motion response of deepwater floating platforms are not good enough because of the discrepancy of dynamic characteristic between full-depth and truncated mooring system. Thus, the model testing method of deepwater floating platform by truncation of mooring system based on static and dynamic equivalence is proposed in this research project. Both static and damping equivalence are considered while designing the truncated mooring system to make sure that the predictions of platform motion response are correct and effective. The main research contents are as follows: 1. A simplified calculation model for predicting mooring-induced damping is created, by which the friction between mooring line and seabed could be considered. Furthermore, the corresponding program is developed. And then, physical model tests are conducted in order to verify the effectiveness of the simplified algorithm. 2. Design criteria of truncated mooring system is proposed based on both static and damping equivalence. Subsequently, the corresponding modular optimization program is developed. Proper intelligence algorithm and optimization parameters are chosen for each type of deepwater mooring system. 3. The applicability, the feasibility and the validity of the model testing method by truncation of mooring system based on static and dynamic equivalence is discussed through numerical simulation and physical model tests. Finally, a set of true and reliable method and technology would be established for predicting motion responses of deepwater floating platforms.
深水浮式平台模型试验在解决实际工程问题和科学研究中起关键作用。受水池空间尺度限制,通常应用被动式混合模型试验方法进行试验。然而传统方法中,由于截断锚泊系统和全水深锚泊系统的动力特性差异,深水浮式平台的低频响应预报结果不够理想。此外,数值重构过程复杂且难以直接观测实验现象。因此本项目提出了锚泊静动力等效截断的深水浮式平台试验方法,在截断锚泊设计中同时考虑了锚泊静回复力和阻尼等效,可以确保平台运动响应预报结果的正确性。首先,本项目建立了可考虑海底摩擦力的锚泊阻尼简化计算模型,开发了相应计算程序,并通过模型试验验证了该算法模型的有效性;其后,本项目提出了锚泊静力和阻尼同时等效的截断锚泊设计原则与方法,开发了相应模块化智能优化程序,并针对不同型式锚泊系统选取各自适宜的智能算法和优化参量;然后,通过数值模拟讨论了锚泊静动力等效截断试验方法在不同型式深水浮式平台、不同型式锚泊系统、不同水深情况等条件下的适用性,并通过物理模型试验验证了锚泊静动力等效截断试验方法的可行性和正确性;最终,本项目建立了一套可以真实有效进行深水浮式平台运动响应预报的物理模型试验方法和流程,对我国海洋工程深远化起到了重要的支撑作用。
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
INVESTIGATION OF HYDROELASTIC BEHAVIOR OF A PONTOON-TYPE VLFS DURING UNSTEADY EXTERNAL LOADS IN WAVE CONDITION USING A HYBRID FINITE ELEMENT-BOUNDARY ELEMENT (FE-ME) METHOD
使用混合有限元-边界元 (FE-ME) 方法研究波浪条件下不稳定外部载荷下浮桥型 VLFS 的水弹性行为
DOI:10.21278/brod68402
发表时间:2017-12
期刊:Brodogradnja
影响因子:1.8
作者:Cheng Yong;Ji Chunyan;Zhai Gangjun;Fan Tianhui
通讯作者:Fan Tianhui
DOI:10.1007/s11802-018-3356-6
发表时间:2018
期刊:Journal of Ocean University of China
影响因子:1.6
作者:Zuo Weiguang;Liu Ming;Fan Tianhui;Wang Pengtao
通讯作者:Wang Pengtao
Experimental and numerical study of hydrodynamic responses of a new combined monopile wind turbine and a heave-type wave energy converter under typical operational conditions
典型运行条件下新型组合式单桩风力发电机和升沉型波浪能转换器的水动力响应实验与数值研究
DOI:10.1016/j.oceaneng.2018.03.090
发表时间:2018
期刊:Ocean Engineering
影响因子:5
作者:Ren Nianxin;Ma Zhe;Fan Tianhui;Zhai Gangjun;Ou Jinping
通讯作者:Ou Jinping
Research on motion inhibition method using an innovative type of mooring system for spar floating offshore wind turbine
基于新型系泊系统的Spar浮式海上风力发电机运动抑制方法研究
DOI:10.1016/j.oceaneng.2021.108644
发表时间:2021-03
期刊:Ocean Engineering
影响因子:5
作者:Yuan Ma;Chaohe Chen;Tianhui Fan;Xinkuan Yan;Hongchao Lu
通讯作者:Hongchao Lu
A rapid response calculation method for symmetrical floating structures based on state-space model solving in hybrid time-Laplace domain
基于混合时拉普拉斯域状态空间模型求解的对称浮体结构快速响应计算方法
DOI:10.1016/j.oceaneng.2020.107227
发表时间:2020
期刊:Ocean Engineering
影响因子:5
作者:Lu Hongchao;Fan Tianhui;Zhou Lin;Chen Chaohe;Yu Guangming;Li Xiaochen;Hou Falei
通讯作者:Hou Falei
基于波浪能PTO减摇控制的新概念漂浮式风机关键技术研究
  • 批准号:
    n/a
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    樊天慧
  • 依托单位:
海上浮式风机的新型主动式实时混合模型试验方法研究
  • 批准号:
    52071145
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    樊天慧
  • 依托单位:
国内基金
海外基金