[发明专利]基于圆筒型FPSO的船模实验阻尼校准方法

说明书

本发明涉及一种基于圆筒型FPSO的船模实验阻尼校准方法，包括如下步骤：建立圆筒型FPSO的船模缩尺模型；在缩尺模型实验前进行数值模拟，以确定进行缩尺模型实验时所需关注的海况；对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行自由衰减实验，得到水动力分析中的粘性力系数；对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行不规则波实验；建立阻尼校准模型，与对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行不规则波实验结果对比，选取适配于不同海况下的阻尼。该方法，可以针对圆筒型FPSO的特殊结构性质校准匹配处最合适的阻尼，达到和缩尺模型实验的结果有最佳的匹配。

技术领域

本发明涉及一种基于圆筒型FPSO的船模实验阻尼校准方法，属于海洋石油开发技术领域。

背景技术

由于我国海上油气的储量非常丰富，目前我国油气开发勘探的主要战场已由内陆、浅海向深海发展。为了开采深海中的油气，通常需要在深海水面建设一个集深海钻井、油气处理、储油、卸油、发电、供热和生活等功能为一体的油气生产平台，然后再通过管线将油和天然气输送至油船或陆地上的储油罐或储气罐。油气生产平台一般悬浮于深海水面，为了从深海钻井并将钻取的油气运送出来，目前主流的深海油气田开发方案主要有半潜式平台、浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)、SPAR、和张力腿平台，对于不同的海况以及油田开发的不同阶段，这些生产平台在经济上和技术上有不同的适用性。

圆筒型FPSO水线面大，水动力性能复杂，实际作业时的运动性能难以预测和捕捉，加之过往应用的项目少，相关项目资料及其有限，因此十分依赖模型实验的结果，但是由于平台实际作业时海况过多，模型实验难以模拟全部的作业海况，并且由于模型实验所使用水池的条件限制，很难做到模拟全部的关注因素。例如由于系泊系统需要截断的原因，系泊的张力和疲劳强度很难模拟到与实际作业海况一致。因此需要基于实验结果，对数值模拟的计算模型进行阻尼修正和校准。

同时由于常规的势流商业软件如aqwa、orcaflex默认计算时不考虑粘性载荷的效果，因此需要针对实验结果，合理的选取阻尼代替粘性载荷效果。圆筒型FPSO自身结构的特性决定了用常规的针对船型的阻尼修正方法很难准确捕捉其运动特性，因此也需要针对实验结果，合理校准数值模拟适用的阻尼。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于圆筒型FPSO的船模实验阻尼校准方法，用以解决设计阶段难以准确预测圆筒型FPSO运动性能的问题，有效保证了设计的可靠性和合理性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于圆筒型FPSO的船模实验阻尼校准方法，包括如下步骤：

建立圆筒型FPSO的船模缩尺模型；

在缩尺模型实验前进行数值模拟，以确定进行缩尺模型实验时所需关注的海况；

对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行自由衰减实验，得到水动力分析中的粘性力系数；

对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行不规则波实验；

建立阻尼校准模型，与对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行不规则波实验结果对比，选取适配于不同海况下的阻尼。

所述的船模实验阻尼校准方法，优选地，确定进行船模缩尺模型实验时所需关注的海况的具体过程如下：

利用等时域分析软件在各个工况和装载状况下筛选计算，初步选取圆筒型FPSO的船模缩尺模型的阻尼；

根据筛选计算结果找出所需工况作为缩尺模型实验需要关注的工况。

所述的船模实验阻尼校准方法，优选地，对圆筒型FPSO的船模缩尺模型进行自由衰减实验，具体过程如下：

圆筒型FPSO的船模缩尺模型在不同装载状况下进行自由衰减实验，关注垂荡、横摇、纵摇方向下的自由衰减；