[發明專利]一種深水浮筒平臺的流致振蕩分析方法

無效

• 申請號: 201110380049.0
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102507122A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 黃維平;周陽;段金龍;孫希;范杰利
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及海洋深水浮筒平臺的研究方法，具體涉及一種深水浮筒平臺的流致振蕩分析方法。

背景技術

深水浮筒平臺(Spar)的硬艙外壁焊有控制渦激運動的螺旋板，造成了浮筒平臺橫截面的幾何形狀不對稱，且直徑較大。當平臺發生橫流向運動(渦激運動或波浪引起的橫流向運動)時，流體與平臺的相對速度不再垂直于平臺的運動方向，產生了攻角，從而引起橫流向的升力，該升力是攻角的函數，當流速為常量時，攻角隨平臺橫流向速度的變化而變化，因此，由攻角的形成而產生的升力和拖曳力是交變的流體力，這就造成平臺運動的加劇，這種由平臺自身運動而引發的往復運動被稱為自激振蕩。目前，浮筒平臺的自激振蕩沒有被普遍認識，浮筒平臺的流致振蕩僅僅被解釋為渦旋泄放引起的運動，因此，被稱為渦激運動(Vortex?Induced?Motion，縮寫為VIM)。

浮筒平臺的流致振蕩包括順流向振蕩和橫流向振蕩兩個自由度的運動，兩個自由度的運動中均包括渦激振蕩和自激振蕩兩部分。順流向振蕩是由交變阻力引起的，而橫流向振蕩則是由交變升力引起的。因此，交變阻力包括渦旋泄放引起的脈動阻力和自激引起的交變阻力，而交變升力則包括渦激升力和自激升力。

但是，目前的浮筒平臺自激振蕩尚沒有被大家所認識，因此，浮筒平臺的橫流向振蕩被認為是由渦旋脫落引起的渦激振蕩，故而稱其為渦激運動。但是，采用圓柱體渦激振動理論和方法計算得到的結果與試驗結果有較大的偏差，因此，目前浮筒平臺的渦激運動只能采用試驗的方法來研究。但由于試驗條件的限制，只能進行小比例的模型試驗，但是，水的黏度和密度無法按照相似比縮尺，而只能保證弗雷德(Froude)數相似，因此，試驗結果與實際情況有較大的差異。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種考慮自激振蕩的深水浮筒平臺的流致振蕩分析方法，建立浮筒平臺的交變阻力和交變升力模型，以實現浮筒平臺的流致振蕩分析計算。

本發明的技術方案如下：一種深水浮筒平臺的流致振蕩分析方法，分為非渦旋泄放鎖定區和渦旋泄放鎖定區，建立的流致振蕩分析模型如下：

(m+ma)u··+cu·+ku=FD]]>

(m+ma)v··+(c+ca)v·+kv=FL]]>

式中：m--平臺質量；

??????m_a--附加質量；

??????c--系泊系統阻尼；

??????c_a--附加阻尼；

??????k--系泊系統剛度；

??????u--平臺順流向運動位移；

--平臺順流向運動速度；

??????ü--平臺順流向運動加速度；

??????v--平臺橫流向運動位移；

--平臺橫流向運動速度；

--平臺橫流向運動加速度；

??????FD--交變阻力；

??????FL--交變升力；