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我国的深海油气储备非常丰富,随着油气开发向深海进军,深海平台的设计和分析已成当前的主要问题。目前我国规划的开发范围主要在300米水深以内,而在水深大于300m情况下,张力腿平台是一种经济有效的深海油气田开发设施之一。本论文采用有限元及多体动力学建模技术,结合流体力学理论,以实现深水张力腿平台的虚拟设计。通过对各种结构性能参数的评估与筛选,为工程与决策部门提供设计依据。
本文在充分调研张力腿平台研究成果的基础上,以ISSC张力腿平台为基础结构模型,采用线性波理论,建立了该平台的水动力模型。忽略系索对平台作用,系统分析了迎浪角、入射波周期对平台响应的影响。然后,采用直立浮式柱群建立参数化张力腿平台,在固定迎浪角,单位波幅情况下,采用Airy波理论计算了柱群的最大艏摇力幅值及纵荡力,并基于此计算结果给出了立柱直径、立柱间距与波长对柱群响应的影响关系,以及立柱间距单一改变对其柱群波浪响应的影响。此外还对二阶STOKES波下ISSC TLP的波浪载荷进行了计算,并与Airy波理论的计算结果进行比较。最后,采用上述方法获得的ISSC TLP水动力参数,同时考虑系索对平台影响作用的情况下,分别采用有限元及多体动力学方法对ISSC TLP的瞬态、稳态响应作相关分析,得到了平台构件的运动、应力、载荷等响应状况并讨论了系索对平台影响。