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广袤的海洋蕴藏着丰富的天然气资源,为了经济高效地对其进行开采,国际上提出用FLNG替代传统的海上油气开发模式。作为一种新型的海洋油气开发方案,FLNG存在诸多关键技术,其中一项便是LNG的卸载。由于LNG的超低温特性,通常采用FLNG与LNGC并排系泊的旁靠卸载方式。如何对FLNG旁靠外输作业时两船体之间的相互水动力作用进行全面地考虑,进而寻求有效措施避免两船体之间发生碰撞等安全事故是外输方案设计的关键,为此本文进行了深入地研究。 首先对FLNG单体进行了频域水动力分析,并将本文的运动响应幅值算子计算结果与模型实验结果进行对比,验证了本文单体计算模型的准确性,为FLNG-LNGC旁靠数值分析奠定了良好的基础。 在FLNG单体水动力分析的基础上,进一步对FLNG-LNGC双体在频域范围内进行了分析,并针对FLNG和LNGC之间的水体共振问题,探讨了影响共振周期的主要因素,进行了相应的参数敏感性分析。计算结果显示:不同浪向条件下双体之间相互作用对FLNG和LNGC各自由度的运动影响有很大的差别;双体间水动力相互作用主要包括相对平稳的非共振作用和船体之间水体的共振作用,研究表明不同的双体间距、吃水和浪向均会对共振区产生不同的影响。进一步研究发现,水面阻尼对水体共振运动响应的抑制作用比较明显,对平稳的双体作用影响不大。 在频域分析的基础上,对FLNG、LNGC、系泊系统和两船之间的连接系统组成的多浮体旁靠系统在时域范围内进行了分析。在验证了本文时域耦合数值计算模型的正确性的基础上,通过改变FLNG和LNGC的装载状态模拟了LNG的offloading过程。计算结果表明:在不同装载状态和海况条件下,本文所采用的FLNG和LNGC单点系泊和连接系统的具有安全适用性,可以为旁靠外输方案的设计提供依据。 最后联系FLNG旁靠系统外输作业时的工程实际,分析了连接系统的变化对旁靠外输作业的影响,重点考虑了连接缆的布置形式、预张力和刚度等关键参数对FLNG旁靠系统安全性能的影响。计算结果显示:相比于横向相对运动,纵向相对运动对连接缆的布置形式、预张力和刚度的变化更为敏感,而垂向相对运动几乎不受连接系统变化的影响;增大连接缆的预张力和刚度虽然可以减小相对运动,但过大的预张力和刚度值并不能达到非常理想的效果;应尽量将卸料臂布置在船舯位置,避免向船艏方向布置。 通过本文的计算分析,全面地了解了FLNG旁靠外输作业时运动规律,形成了一套相对完整可靠的数值预报方法,对开展相关工程实践具有一定的参考价值和指导意义。