南海北部灣處自升式平臺環(huán)境載荷研究.pdf

1、自升式平臺作業(yè)工況下風(fēng)浪載荷計算是平臺設(shè)計與評價的重要環(huán)節(jié)。本文以南海北部灣作業(yè)處自升式平臺風(fēng)浪載荷為研究對象，對環(huán)境參數(shù)進行更新，并給出平臺風(fēng)阻系數(shù)與弦桿拖曳水動力系數(shù)等流體動力參數(shù)定義與推薦值，最后分析由參數(shù)修正所引發(fā)的危險風(fēng)向角下平臺位移響應(yīng)差異性。具體工作與成果如下：
　?。?）從 ECMWF中獲取南海北部灣海域環(huán)境變量資料，構(gòu)造單變量序列樣本，并使用4種參數(shù)估計方法對3種一維極值分布進行優(yōu)選，最后進行基于單因素法的環(huán)境參

2、數(shù)推算。結(jié)果表明：耿貝爾分布的擬合優(yōu)度最高，對數(shù)正態(tài)分布略次之，二參數(shù)威布爾分布略差，而在耿貝爾分布參數(shù)估計方法中最小二乘法的擬合準(zhǔn)確性最高；根據(jù)單因素法求出該海域的環(huán)境參數(shù)：風(fēng)速為24.7608m/s，有義波高5.6640m。
　?。?）對雙變量樣本優(yōu)選二維混合耿貝爾分布，二維耿貝爾邏輯分布，二維對數(shù)正態(tài)分布，和3類基于耿貝爾分布的Copula分布，并進行基于條件概率法的環(huán)境參數(shù)推算。結(jié)果表明：除Gumbel Copula分布之

3、外，其余分布的擬合效果一致且良好；對于風(fēng)速主導(dǎo)型樣本，F(xiàn)rank Copula分布擬合最佳，對于波高主導(dǎo)型樣本，則是 Clayton Copula分布；條件概率法中均值相對于眾值較保守。
　　（3）分析給出平臺風(fēng)阻系數(shù)定義與仿真風(fēng)載荷求解方法，并以此為基礎(chǔ)研究了風(fēng)阻系數(shù)與風(fēng)向角之間的變化關(guān)系。結(jié)果表明，風(fēng)阻系數(shù)變化范圍在1.15~1.44之間，在90°處取得最大值為1.43，而在45°取得最小值為1.15。除90°之外，其他風(fēng)阻系

4、數(shù)均處于低位，約為1.2；對于以上風(fēng)阻系數(shù)特征，可視化風(fēng)場給予了有效解釋。
　?。?）分析給出弦桿拖曳水動力系數(shù)等效定義和仿真流載荷求解方法，并以此為基礎(chǔ)，研究了拖曳水動力系數(shù)與粗糙度和入射角之間的關(guān)系，同時將仿真結(jié)果與規(guī)范進行對比。結(jié)果表明：0°入射角下拖曳水動力系數(shù)與粗糙度對數(shù)項呈現(xiàn)線性關(guān)系，規(guī)范系數(shù)與之整體吻合良好；R3~R7級別粗糙度下，入射角處在0~45°區(qū)間的仿真系數(shù)與規(guī)范系數(shù)吻合較高，在45°~75°入射角時，仿真系