赵文华(2014)[19]使用三维频域势流理论对单一浮体(FLNG)的水动力学性能进行了数值预报,计算得到FLNG船体的阻尼系数、附加质量等水动力学参数以及船舶运

动的振幅响应算子(ResponseAmplitudeOperator,简称RAO)。

(2)时域耦合分析深海中的多浮式结构系统处于系泊状态时,导致浮式结构大幅运动的重要原因是

二阶低频力。Wichers(1988)[20]在它的博士论文中提出了应用非耦合时域方法解决FPSO及其系泊系统之间的干扰问题。后来他与其他学者们都发现,浮体与锚链之间的耦合运动是不能分离求解的。

针对于上述的问题,Inoue与Seif(1997)[21]首先开发了时域耦合分析法。他们研究了旁靠系泊LNG船与FPSO之间的运动响应问题,并考虑了靠泊联接的非线性作用力。在此之后,Inoue与Islam(1999)[22]近一步综合考虑了旁靠系泊LNG船和FPSO之间的水动力耦合和旁靠系泊联接的非线性,并建立了多浮式结构系统运动与相对运动的时域、频域数值分析法。研究结果表明:当两船之间距离较小时,窄缝间纵荡、横荡运动中的二阶低频力不可忽略。

Inoue和Islam(2000)[23]分别对不规则短峰波中旁靠、串靠运输驳船与FPSO之间的慢变波浪力进行数值仿真分析。Inoue和Islam(2001)[24]研究了旁靠LNG船和FPSO中的横摇粘性阻尼对波浪漂移力的影响。

Fang和Chen(2001)[25]应用三维脉动源方法计算Barge-Ship模型的波面升高和相对运动情况。

通过应用由频域计算方法得到的水动力参数,Buchner(2001)[26]等人对FPSO与LNG船的旁靠问题进行了时域模拟。Kim(2003,2005)[27]对风、浪、流作用下FPSO、锚链以及立管三者耦合的浮体运动响应进行了研究。他们对锚链与立管的粘性进行取值,并对二阶波浪力、艏摇拉力角都进行了数值以及实验预报。

沈庆(2011)[28]等人应用凯恩方法,对多浮式结构之间的水动力特性分别在时域和频域范围内进行了模拟分析,并首先提出适合多浮式结构系统水动力特性分析的齐次矩阵法。

赵文华(2014)[19]基于康明斯理论,通过频域时域转换法,对FLNG系泊系统动力响应以及船体运动开展了时域耦合数值模拟分析。

(3)二阶波浪力的预报为精确研究多浮式结构之间的水动力干扰,我们不可忽略间距较小时的二阶波浪

力。

Ogilvie(1983)[29]直接通过湿表面上的压力积分得到近场法,使用它可以分别得到浮体六个自由度方向上受到的波浪漂移力。Maruo和Newman(1967)[30]提出的远场法,是在无穷远处应用动量守恒原理得到的。

针对多浮式结构二阶波浪力的计算,Chen(2004)[31]提出了一种全新的中场法。它的原理是在每个浮式结构附近内建立一个控制面,最终我们可以在此控制面上由积分得到波浪漂移力。此方法可以在保持较高计算精度的同时,对浮体六个水平运动自由度方向上的受力进行计算。

(4)对阻尼的分析和修正

Kim与Ha(2002)[32]在多浮式结构的旁靠系统设计中指出,必须选择合理的间距用于避免谐振、管线运动振幅过大以及船体碰撞等问题。Wang和Wahab(1971)[33]采用数值模拟和试验的方法,对不同间距下两圆柱体的谐振问题进行了研究。他们指出,除了零阶Helmholtz谐振外,更高阶的谐振模态同样存在。

Ronald(2007)[34]对Helmholtz模态以及更高阶谐振模态进行了研究,并提出阻尼系数在每个谐摇频率周围都会衰减。通过人为抑制窄缝中的波高,Buchner(2001)[35]等人提出了刚盖假定,让数值计算结果可以更好地逼近实验数据。

Newman(2003)[36]则基于切比雪夫多项式,通过设定线性阻尼因子,对窄缝中的波浪场分布进行描述。此外,Fournier与Chen(2006)[37]基于理想流体假设,创新性的应用加盖阻尼方法(dampinglidmethod),通过在窄缝区域内的自由表面上添加阻尼单元项,有效地抑制了水动力数值结果中失真的共振峰值。Pauw(2007)[38]等人应用Chen提出的加盖阻尼法,在试验中发现很难找到统一的加盖阻尼值。

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