试论系统深海系泊缆等效水深截断点处运动和受力仿真及制约

论文导读：
摘要：随着深海平台工作水深的加深，海洋工程水池尺度不足，需要对整个平台及其系泊系统采取混合模型试验策略进行模型试验。混合模型试验技术主要有被动式和主动式两种。在开展被动式混合模型试验时，采取改善了的自适应混沌粒子群算法对截断水深系统进行优化设计。在粒子群算法的迭代历程中加入了缩小各变量搜索范围的策略，并引入两个变化因子，来调节搜索范围，避开粒子陷入局部最优，提升了计算精度，加速了收敛速度。并以一914.4m水深的内转塔式FPSO为例，其截断水深为214.4m，计算结果表明此算法具有较强的优化能力。直接通过模型试验获得所需要的结果无疑是最理想的选择，这需要采取主动式混合模型试验技术，其关键是得到系泊缆截断点处的运动和受力。基于集中质量法对非线性、多自由度的系泊缆进行动力浅析，计算出系泊缆指定截断点处的六自由度运动和受力。将上端点视为输入端，截断点视为输出端，推导出截断点处的运动和受力相对于上端点的变化规律，便于在主动式混合模型试验历程中可以根据上端点运动实时解算出截断点处的运动和受力情况，以期为主动式混合模型实验策略提供技术支持。以一120m水深FPSO的系泊为例，在给定单一方向上系泊缆上端点的运动情况分别为正弦波和JONSWAP随机波时，对系泊缆进行了截断浅析。分别计算了系泊缆上四个具有代表性截断点处的运动轨迹和张力时历。并通过时域转频域，计算出各种情况下的功率谱曲线，定义了RAO函数，给出了系泊缆截断点处对应的张力与上端点张力的对应联系。根据数值计算结果，依据一定的相似准则，设计了用来模拟截断点处运动的并联六自由度液压仿真机构，并通过SopdWorks2010的Motion插件对系泊缆截断点处的运动和受力进行了仿真与制约。仿真结果给出了上端点的运动为正弦波情况下的六自由度机构1#~6#伸缩杆件的角位移和位移，为截断点处模拟制约装置的设计提供了技术参考。关键词：截断系统论文全水深系统论文粒子群算法论文动力响应论文六自由度平台论文
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摘要7-8
Abstract8-13
图清单13-15
表清单15-16
1 绪论16-24
1.1 混合模型水动力试验技术介论文导读：634水深截断系泊缆动力响应浅析63-744.1时域与频域的转换63-644.2随机波浪64-664.2.1JONSWAP谱644.2.2随机波浪的生成64-664.3系泊缆动力响应的计算66-724.3.1系泊缆静态形状及张力计算66-674.3.2上端点的运动为正弦波时系泊缆动态响应浅析67-694.3.3上端点的运动为随机波时系泊缆动态响应浅析69-724.4RAO的计算
绍17-20

1.1 深海海洋平台的进展17-18

1.2 混合模型试验技术探讨进展18-20

1.2 混合模型水动力试验技术探讨进展20-21

1.3 等效水深截断系统优化设计探讨近况21-22

1.4 本论文探讨内容及革新点22-24

2 系泊缆力学特性计算24-52

2.1 单根系泊缆的静力计算24-30

2.

1.1 单根系泊缆静力计算的悬链线策略24-27

2.

1.2 单根系泊缆静力计算的集中质量法27-30

2.

1.3 静力计算论述的验证30

2.2 复合单缆系泊系统的静力计算30-34

2.1 复合单缆系统静力计算31-33

2.2 复合单缆系统静力特性计算策略33-34

2.3 算法验证34

2.3 静力特性算例浅析34-38

2.4 系泊缆动力浅析的集中质量法38-47

2.4.1 运动方程的建立38-40

2.4.2 运动方程的求解40-44

2.4.3 边界条件的处理44-46

2.4.4 计算流程46-47

2.5 三维集中质量法47-49

2.5.1 系泊缆动力浅析的三维集中质量法47-49

2.5.2 线性化处理49

2.6 算例验证及浅析49-51

2.7 本章小结51-52

3 等效水深截断系统的设计52-63

3.1 基于静力特性相似的截断系统设计52-54

3.

1.1 等效设计原则52-53

3.

1.2 系泊总静力特性计算53-54

3.2 等效水深截断系统优化设计54-55
3.

2.1 优化准则54

3.

2.2 变量设计54-55

3.

2.3 目标函数55

3.3 ACPSO 的改善55-57

3.1 ACPSO 算法56-57

3.2 ACPSO 算法的改善57

3.4 算例验证57-62

3.4.1 算例描述57-58

3.4.2 截断案例设计58-60

3.4.3 优化结果及浅析60-62

3.5 本章小结62-63

4 水深截断系泊缆动力响应浅析63-74

4.1 时域与频域的转换63-64

4.2 随机波浪64-66

4.

2.1 JONSWAP 谱64

4.

2.2 随机波浪的生成64-66

4.3 系泊缆动力响应的计算66-72
4.

3.1 系泊缆静态形状及张力计算66-67

4.

3.2 上端点的运动为正弦波时系泊缆动态响应浅析67-69

4.

3.3 上端点的运动为随机波时系泊缆动态响应浅析69-72

4.4 RAO 的计算72-73

4.5 本章小结73-74

5 系泊缆截断点的仿真及制约74-论文导读：845.1相似准则74-755.2虚拟样机的建立75-775.3约束和参数设置77-795.3.1约束的定义77-785.3.2基本参数的定义78-795.4运动学仿真与制约79-825.5本章小结82-846总结与展望84-866.1工作总结84-856.2改善与展望85-86参考文献86-90作者介绍90-91上一页123
84

5.1 相似准则74-75

5.2 虚拟样机的建立75-77

5.3 约束和参数设置77-79

5.

3.1 约束的定义77-78

5.

3.2 基本参数的定义78-79

5.4 运动学仿真与制约79-82

5.5 本章小结82-84

6 总结与展望84-86

6.1 工作总结84-85

6.2 改善与展望85-86

参考文献86-90
作者介绍90-91