[发明专利]一种基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法

权利要求书

1.一种基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于集中质量-弹簧模型划分缆索为多个缆索单元，并基于相对速度单元坐标系表达缆索受力，创建缆索动力学模型；

基于切片理论划分立柱平台为多个立柱单元，获取立柱平台受力，创建立柱平台数值模型；

基于有限水深线性波理论，创建波浪模型，获取立柱单元和缆索单元节点位置的水粒子的速度和加速度，得到缆索、立柱平台所受力；

基于立柱平台数值模型和缆索动力学模型得到缆索系泊的浮动式立柱平台模型，并结合波浪模型进行验证，分析在波浪环境作用下的立柱平台动态响应和缆索张力。

2.如权利要求1所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，依据缆索单元方向矢量和相对速度矢量创建相对速度单元坐标系。

3.如权利要求2所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，所述缆索受力包括缆索的张力、阻尼力、水中重量、傅汝德-克雷洛夫力和水动力阻力。

4.如权利要求1所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，基于切片理论，沿立柱平台轴线将其划分为多个圆柱形立柱单元。

5.如权利要求1所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，根据每个立柱单元自身位置、速度以及该立柱单元所处位置的水粒子速度、加速度，计算作用在该单元的附加质量惯性力和水动力阻力，并且计算每个立柱单元载荷相对立柱平台中心原点的力矩。

6.如权利要求5所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，所述立柱平台受力还包括立柱平台所受重力和浮力，其中，重力、浮力基于质量矩阵、恢复力矩矩阵表达。

7.如权利要求1所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，基于有限水深线性波理论，线性叠加X、Y方向分别传播的波；根据单元节点位置，实时计算该位置处水粒子速度和加速度三维矢量。

8.如权利要求1所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，多根缆索分布在立柱平台周向，缆索一端通过三维弹簧力固定在海床上，另一端通过刚体-质点球铰连接立柱平台。

9.如权利要求8所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，基于缆索-立柱平台的球铰约束、系统质量矩阵、立柱平台和缆索的受力矢量，建立缆索系泊的浮动式立柱平台系统动力学方程；其中系统质量包含立柱平台质量和缆索质量。

10.如权利要求1所述的基于缆索水动力特性的浮动式立柱平台模型创建方法，其特征在于，在进行验证时，分析立柱平台纵荡/横荡/垂荡/艏摇以及缆索张力与X向、Y向波浪的关系。