上海交通大学学报(自然版) ›› 2013, Vol. 47 ›› Issue (10): 1494-1502.
黄文昊,尤云祥,王竟宇,胡天群
收稿日期:
2013-01-23
出版日期:
2013-10-30
发布日期:
2013-10-30
基金资助:
国家高技术研究发展计划(863)项目(2010AA09z305),高等学校博士学科点专项科研基金(20110073
Received:
2013-01-23
Online:
2013-10-30
Published:
2013-10-30
摘要:
在大型重力式密度分层水槽中,对内孤立波作用下张力腿平台的载荷特性开展了系列实验.基于两层流体内孤立波KdV(Kortewegde Vries)、eKdV(extended KdV)和MCC(MiyataChoiCamassa)理论,建立了张力腿平台内孤立波载荷的理论模型,给出了该理论模型中三类内孤立波理论的适用性条件.研究表明,张力腿平台的内孤立波水平载荷包括立柱与沉箱部分的拖曳力和惯性力,可由Morison公式进行计算,而其竖向载荷主要为竖向FroudeKrylov力,可以通过内孤立波诱导动压力在立柱底部及沉箱上下湿表面进行积分计算.系列实验结果表明,在Morison公式中的拖曳力系数与内孤立波诱导速度场的雷诺数之间为指数函数关系,惯性力系数与KC(KeuleganCarpenter)数之间为幂函数关系,而且基于所建立理论模型获得的张力腿平台水平力、竖向力及其力矩的计算结果与系列实验结果吻合.本项研究在系列实验基础上,为海洋工程张力腿平台的内孤立波载荷预报提供了一个实用的理论计算模型.
中图分类号:
黄文昊,尤云祥,王竟宇,胡天群. 张力腿平台内孤立波载荷及其理论模型[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(10): 1494-1502.
HUANG Wenhao,YOU Yunxiang,WANG Jingyu,HU Tianqun. Internal Solitary Wave Loadsand and Its Theoretical Model for a Tension Leg Platform[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2013, 47(10): 1494-1502.
[1]董艳秋.深海采油平台波浪载荷及响应[M].天津:天津大学出版社,2005. [2]方欣华,杜涛.海洋内波基础和中国海内波[M].青岛:中国海洋大学出版社,2005. [3]Liu A K, Chang Y S, Hsu M K, et al. Evolution of nonlinear internal waves in the East and South China Seas[J]. J Geophys Res, 1998,103(C4): 79958008. [4]蔡树群,甘子均,龙小敏.南海北部孤立子内波的一些特征和演变[J].科学通报.2001, 46(15): 12451250. CAI Shuqun, GAN Zijun, Long Xiaomin. Some characteristics and evolution of internal solitary waves in the northern south China sea[J]. Chinese Science Bulletin, 2001, 46(15): 12451250. [5]陈景辉.南海流花111深海油田开发工程[J]. 中国海洋平台,1996,11(1):4345. CHEN Jinghui. Liuhua 111 deep sea oilfield development project in south China sea[J]. China Offshore Platform, 1996, 11(1):4345. [6]Bole J B, Ebbesmeyer C C, Romea R D. Soliton currents in the South China sea: Measurements and theoretical modeling[C]//The 16th Offshore Technology Cofference. Houston Texas, USA: Offshore Technology Cofference,1994:367376. [7]Faltinsen O M.Sea loads on ships and offshore structures[M]. London:Cambridge University Press,1993. [8]Cheng Y L, Li J C, An L S, et al. The induced flow field by internal solitary wave and its action on cylindrical piles in the stratified ocean[C]//The 4th International Conference on Fluid Mechanics. Dalian, China: Tsinghua University Press & SpringerVerlag, 2004: 296299. [9]Cai S Q, Long X M, Gan Z J. A method to estimate the forces exerted by internal solitons on cylindrical piles[J]. Ocean Eng, 2003,30(5):673689. [10]Cai S Q, Long X M, Wang S G. Forces and torques exerted by internal solitons in shear flows on cylindrical piles[J]. Appl Ocean Res, 2008(1),30:7277. [11]Xie J S,Jiang Y J, Yang L G. Strongly nonlinear internal soliton load on a small vertical circular cylinder in twolayer fluids[J]. Appl Math Model, 2010, 34(8):20892101. [12]尤云祥,李巍,何景异,等.海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性[J]. 上海交通大学学报, 2010,44(1):1217. YOU Yunxiang, LI Wei, HE Jingyi, et al. Hydrodynamic characteristics of tension leg platforms in ocean internal solitary waves[J]. J Shanghai Jiaotong Univ, 2010, 44(1):1217. [13]尤云祥,李巍,胡天群,等.内孤立波中半潜平台动力响应特性[J].海洋工程, 2012,30(2):17. YOU Yunxiang, LI Wei, HU Tianqun, et al. Dynamic responses of a semisubmersible platform in internal solitary waves[J]. The Ocean Eng, 2012,30(2):17. [14]宋志军,勾莹,滕斌,等.内孤立波作用下Spar平台的运动响应[J].海洋学报,2010,32(2):1219. SONG Zhijun, GOU Ying, TENG Bin, et al. The motion responses of a Spar platform under internal solitary wave[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2010,32(2):1219. [15]Camassa R,Choi W, Michallet H, et al. On the realm of validity of strongly nonlinear asymptotic approximations for internal waves[J]. J Fluid Mech, 2006,549:123. [16]黄文昊,尤云祥,王旭,等.有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型[J].物理学报,2013,62(8):084705. HUANG Wenhao, YOU Yunxiang, WANG Xu, et al.Wavemaking experiments and theoretical models for internal solitary waves in a twolayer fluid of finite depth[J]. Acta Physica Sinica, 2013,62(8):084705. |
[1] | 郅长红, 陈科, 尤云祥. 弱非线性内孤立波在斜坡上的传播演化特性[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(8): 916-923. |
[2] | 陈敏, 陈科, 尤云祥, 李飞. 南海八号深水半潜式平台内孤立波载荷预报[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(1): 42-48. |
[3] | 杜庆贵, 檀国荣, 刘聪, 耿站立, 朱海山. 深水油气生产装备应用现状及发展趋势浅析[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(5): 293-300. |
[4] | 刘玉玺, 黄怀州, 刘钊. 张力腿平台在位期间张力腿涡激振动疲劳分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2018, 5(3): 186-190. |
[5] | 杨旭, 陈国龙, 范模, 谭越. 张力腿平台湿拖稳性及拖航阻力分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2017, 4(5): 300-306. |
[6] | 杜国强, 张涛, 陈静. TLP船体系统管道设计综述[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(4): 207-211. |
[7] | 袁行伟, 李拓夷, 郭术彪, 任志巍. 张力腿平台轻型生活楼方案[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(3): 189-195. |
[8] | 张法富, 高静坤, 杨小龙, 蔡元浪. 南海张力腿平台在位总体性能数值计算分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(2): 105-110. |
[9] | . 《海洋工程装备与技术》第2卷总目次[J]. 海洋工程装备与技术, 2016, 3(1): 73-78. |
[10] | 巴砚, 刘伟, 王春升. 张力腿上部模块总体布置初探[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(5): 320-324. |
[11] | 李旭, 杨琥, 冯现洪. 顶张紧立管冲程分析方法研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(5): 332-336. |
[12] | 石云, 周晓东, 曹静, 刘小燕. 波流作用下的张力腿平台顶张紧式立管干涉分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(2): 84-87. |
[13] | 李阳, 时忠民, 谢彬, 谢文会. 典型张力腿平台整体结构强度分析方法研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2014, 1(1): 3-13. |
[14] | 王旭1,林忠义2,尤云祥1. 两层流体中内孤立波质量源数值造波方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2014, 48(06): 850-855. |
[15] | 尤云祥,李巍,时忠民,曲衍,肖越. 海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2010, 44(01): 56-0061. |
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