环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.398

上海交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (2): 141-146.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.398

环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法

李旭, 肖龙飞, 魏汉迪(), 吴文成, 朱子扬, 李琰

上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240
上海交通大学崖州湾深海科技研究院,海南三亚 572000

收稿日期:2022-10-12 修回日期:2022-12-30 接受日期:2023-03-03 出版日期:2024-02-28 发布日期:2024-03-04
通讯作者: 魏汉迪,助理研究员;E-mail:weihandi@sjtu.edu.cn.
作者简介:李旭(1993-),博士生,从事海洋工程模型试验方法研究.
基金资助:
国家自然科学基金(52031006);国家自然科学基金(51879158);海南省自然科学基金青年基金项目(521QN275)

Inverse Reconstruction of Environmental Loads and Virtual Model Test

LI Xu, XIAO Longfei, WEI Handi(), WU Wencheng, ZHU Ziyang, LI Yan

State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
Yazhou Bay Institute of Deepsea Technology, Shanghai Jiao Tong University, Sanya 572000, Hainan, China

Received:2022-10-12 Revised:2022-12-30 Accepted:2023-03-03 Online:2024-02-28 Published:2024-03-04

摘要/Abstract

摘要：

提出一种应用于混合模型试验的环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法,可以逆向识别截断模型试验中的环境载荷,进而开展截断水深与全水深虚拟模型试验.环境载荷直接从物理模型试验中分离得到,因此该载荷考虑到了平台六自由度运动之间的耦合作用、破浪砰击等强非线性作用以及流体对浮体的黏性力作用.为验证方法准确性,开展风浪流模型试验,并将虚拟模型试验结果与物理模型试验数据进行比较.研究结果表明,环境载荷逆向识别方法可以准确识别风浪流模型试验的环境载荷.

关键词: 混合模型试验, 系泊系统, 环境载荷识别

Abstract:

Novel methods of inverse reconstruction of environmental loads and virtual model test for hybrid model test are proposed. The environmental loads are extracted from the physical truncated model test, considering the nonlinear effects such as coupling effect among the six-degrees-of-freedom (6 DOF) motions and wave slamming, and viscous force of the fluid. The loads can be further applied to the numerical model in virtual wave basin to conduct virtual model test with truncated and full-depth mooring system. Wave basin tests under combined wave, wind, and current condition are conducted to validate the proposed methods, and the results show that the environmental loads can be accurately reconstructed from the physical model tests.

Key words: hybrid model test, mooring system, reconstruction of environmental load

中图分类号:

U661.73

李旭, 肖龙飞, 魏汉迪, 吴文成, 朱子扬, 李琰. 环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 141-146.

LI Xu, XIAO Longfei, WEI Handi, WU Wencheng, ZHU Ziyang, LI Yan. Inverse Reconstruction of Environmental Loads and Virtual Model Test[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2024, 58(2): 141-146.

图/表 8

图1

图2

表1

表2

表3

图3

图4

图5

参考文献 10

[1]	杨晓彤, 赵伟文, 万德成. 规则波下半潜式平台波浪爬升数值模拟[J]. 水动力学研究与进展, 2021, 36 (1): 48-55.
	YANG Xiaotong, ZHAO Weiwen, WAN Decheng. Numerical simulation of wave run-up of semi-submersible offshore platform under regular wave[J]. Chinese Journal of Hydrodynamics, 2021, 36(1): 48-55.
[2]	白云山. 半潜式平台水动力性能分析与优化设计[D]. 大连: 大连理工大学, 2014.
	BAI Yunshan. Analysis and optimization design of hydrodynamic performance of SEMI[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2014.
[3]	LI X, WEI H, XIAO L, et al. Study on the effects of mooring system stiffness on air gap response[J]. Ocean Engineering, 2021, 239: 109798. doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.109798 URL
[4]	魏汉迪, 肖龙飞, 田新亮, 等. 半潜式平台运动的非线性耦合数学模型研究[J]. 中国造船, 2017, 58: 28-35.
	WEI Handi, XIAO Longfei, TIAN Xinliang, et al. Nonlinear coupling model of semi-submersible platform under regular and irregular waves[J]. Ship Building of China, 2017, 58: 28-35.
[5]	WAALS O J, PHADKE A C, BULTEMA S. Flow induced motions on multi column floaters[C]// International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. San Diego, California, USA: ASME, 2007, 42673: 669-678.
[6]	STANSBERG C T, ORMBERG H, ORITSLAND O. Challenges in deep water experiments: Hybrid approach[J]. Journal of Offshore Mechaniccs Arctic Engineering, 2002, 124(2): 90-96.
[7]	DET NORSKE VERITAS. Position mooring: DNVGL-OS-E301[S]. Norway: DNV G L, 2015.
[8]	STRANG G. Computational science and engineering[M]. Wellesley, USA: Wellesley-Cambridge Press, 2007.
[9]	National Aeronautics and Space Administration. Low-order classical Runge-Kutta formulas with stepsize control and their application to some heat transfer problems: TR R-315[S]. Washington D.C., USA: NASA, 1969.
[10]	DET NORSKE VERITAS. Sesam user manual: Wave load and stability analysis of fixed and floating structures[M]. Norway: DNV G L, 2014.

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参数	取值
型长/m	99.45
型宽/m	87.10
吃水/m	23.00
重心距基线高度/m	22.69
排水量/t	77 262.70
横摇惯性半径/m	37.47
纵摇惯性半径/m	35.77
首摇惯性半径/m	43.22

序号	方向/(°)	海况	试验名称
1	—	静水	自由衰减试验
2	180	静水	水平刚度试验
3	90	静水	水平刚度试验
4	180	12级台风,十年一遇	风浪流试验
5	90	12级台风,十年一遇	风浪流试验

运动	固有周期/s		相对误差/%
运动	数值结果	试验结果	相对误差/%
垂荡	23.1	23.3	0.9
横摇	41.4	42.3	2.2
纵摇	48.4	48.3	-0.2

[1]	李红涛, 杨林林, 曲晓奇, 孙涛. 海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践[J]. 海洋工程装备与技术, 2023, 10(2): 79-88.
[2]	宋安科, 何宁, 钟文军, 蔡元浪. 半潜式起重铺管船系泊系统设计[J]. 海洋工程装备与技术, 2017, 4(6): 347-351.
[3]	樊哲良1，王延林1，岳前进1，孙晔2. 基于实测的软刚臂横摆疲劳分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2017, 51(3): 332-.
[4]	白雪平, 王忠畅, 李达, 易丛, 唐友刚. 软刚臂单点系泊系统环境参数敏感性分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2017, 4(2): 96-101.
[5]	冯丽梅. 聚酯缆在深水系泊系统中的应用[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(5): 315-319.
[6]	马超, 高原, 王杰文. 南中国海浮式生产设施系泊系统及安装关键技术[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(3): 153-158.
[7]	李阳, 张威, 谢彬. 深水半潜式钻井平台防台措施探讨[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(6): 396-404.
[8]	孙强, 董庆辉, 彭贵胜, 田天, 谢彬, 王世圣, 喻西崇, 赵晶瑞. 八角形FDPSO张紧式系泊系统设计与分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(3): 175-183.
[9]	王云飞, 张大刚, 康永田, 金浩. 单点系泊系统溢油风险管理与防控研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2014, 1(3): 200-206.
[10]	谢锏辉, 杨料荃. 浮式生产储油卸油装置单点系泊系统综述[J]. 海洋工程装备与技术, 2014, 1(3): 189-194.
[11]	张磊1, 杨建民1, 张艳芳2, 刘培林2, 吕海宁1, 刘建辉2. 南海桁架式深吃水立柱式平台水动力性能[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(03): 463-467.

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