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文档介绍：
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U D C : 编号:
工学硕士学位论文
半潜式平台生产立管系统设计分析
硕士研究生:张萌萌
指导教师:宋儒鑫教授
学位级别:工学硕士
学科、专业:船舶与海洋结构物设计制造
所在单位:船舶工程学院
论文提交日期:2015 年 1 月
论文答辩日期:2015 年 3 月
学位授予单位:哈尔滨工程大学
Classified Index:
A Dissertation for the Degree of M. Eng
Design and Analysis of the Production Riser
System for a Semi-submersible Platform
Candidate: Zhang Mengmeng
Supervisor: Prof. Song Ruxin
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Design and Construction of Naval Architecture
and Ocean Structure
Date of Submission: Jan. 2015
Date of Oral Examination: Mar. 2015
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。
有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注
明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文
的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声
明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年月日
哈尔滨工程大学
学位论文授权使用声明
本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作
的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送
交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进
行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的
全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一
署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。
本论文(□在授予学位后即可□在授予学位 12 个月后□解密后)由哈尔滨工
程大学送交有关部门进行保存、汇编等。
作者(签字): 导师(签字):
日期: 年月日年月日
半潜式平台生产立管系统设计分析
随着我国经济的发展,石油、天然气需求日益增涨,开发深海油气资源可缓解我国
紧张的能源局势。海洋立管作为深海油气资源开发系统的重要组成部分,是深海油气田
开发必不可少的工程装备。深水钢悬链立管是深海半潜式湿式采油树平台的首选立管形
式,为了确保其作业安全性和完整性,对其进行包括强度分析和疲劳分析在内的设计分
析工作是非常有必要的。目前对于钢悬链立管设计分析的研究已有很多,也形成了许多
成熟的理论和技术,但是依然存在一些问题需要进一步研究,其中立管整体设计分析中
管土相互作用的模拟以及斜坡上躺底管段的稳定性和立管强度是比较关键的两个问题。
本文基于非线性管土相互作用分析模型,通过C++语言编写Orcaflex软件外部程序
实现非线性管土相互作用在立管整体时域分析中的模拟,结合已有的立管时域分析程序,
探讨线性、非线性海床模型对立管触地段应变、应力等力学特性的影响。结果显示,非
线性管土相互作用时域模拟程序充分考虑了由于立管循环运动导致的土体刚度退化、沟
渠的形成、土体吸力、被动土壤阻力和沟渠侧壁作用力的影响,可较为真实地模拟立管
触地段与海床的相互作用,获得更为准确的立管时域动力响应结果。
在此基础上,探究了不同土体参数和设计参数对立管整体强度分析和疲劳分析的影
响规律,研究发现:土体刚度参数值的改变对立管触地段的强度和疲劳特性影响较大,
剪切强度和土吸力参数值的改变对强度的影响较小而对疲劳的影响较大;立管壁厚、悬
挂角这两个设计参数的改变将影响立管整体强度和疲劳损伤,壁厚和悬挂角的增加对立
管强度和疲劳有利。
除此之外,本文应用改进的非线性管土相互作用时域模拟程序,对躺底管段在斜坡
上的强度和稳定性进行动态时域分析,并分别针对横向斜坡和纵向斜坡,研究不同斜坡
倾角、土体强度和立管尺寸对立管强度和躺底管段稳定性的影响规律,分析发现:不管
是横向斜坡还是纵向斜坡,斜坡倾角的增加,均导致立管的等效应力、横向位移、有效
张力值的增大;土体强度对躺底管段稳定性的影响较大;立管壁厚增加、管径减小将对
改善立管强度和躺底管段稳定性有益。
本文为钢悬链立管的合理设计分析和关键问题的解决提供了技术参考,对工程实际
应用有一定的参考价值。
关键词:钢悬链立管;非线性管土相互作用;斜坡;躺底管段稳定性
哈尔滨工程大学硕士学位论文
半潜式平台生产立管系统设计分析
With the development of our country’s economy, the demand for petroleum and natural
gas is increasing, which makes the exploration of deepwater oil and gas resources necessary
for the relief of energy tense situation. As an important portion of deep sea oil and gas
resources development system, the marine riser is an essential engineering equipment. Steel
catenary riser(SCR) is the first choice for wet tree semi-submersible platform. In order to
ensure the safety and entirety of a riser, it is of great importance to conduct design and
analysis work which includes strength and fatigue a1
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半潜式平台运动性能与参数敏感性分析
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3秒自动关闭窗口桁架式上部模块深水半潜式生产平台声学设计--《中国舰船研究院》2015年硕士论文
桁架式上部模块深水半潜式生产平台声学设计
【摘要】：继我国成功研制第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”后,中国船舶工业集团公司第七○八研究所又承担了“深水半潜式生产平台总体设计关键技术研究”,研发设计适应长期在深海恶劣环境下作业的深水半潜式生产平台。该生产平台在结构上采用了平台主体支撑结构立柱与上船体之间采用滑块连接,平台上部生产模块采用桁架式结构,因此研究新型结构的振动噪声特性,形成结构性能优化且满足振动噪声国际最新规范要求的总体方案,是平台总体设计的关键技术和技术难点。本文以我国首次研发设计的深水半潜式生产平台为目标船,针对平台的总体结构形式,将平台上船体分为开放式区域和封闭舱室区域进行噪声预报分析,同时研究大型深海结构物减振降噪理论、分析方法和优化设计过程,从噪声源的控制、噪声传播路径的控制和接受者的控制三个方面提出减振降噪措施,形成总体解决方案,解决平台结构优化设计的关键技术。本文主要研究内容包括:(1)研究深水半潜式生产平台结构形式,采用板、梁和多点约束单元建立深水半潜式生产平台的声振预报平台有限元模型,研究生产平台声振特性。(2)研究分析深水半潜式生产平台振动噪声激励源和振动噪声分析理论方法,采用有限元法和声学边界元法相结合的方法分析评估平台开放区域振动噪声,采用声学边界元法和统计能量法评估分析平台舱室振动噪声。(3)建立目标平台边界元模型,通过对边界元模型的计算得出目标平台主甲板、中间甲板以及下甲板的噪声分布云图,并结合IMOA.468(XII)和MSC337(91)新规范的要求对各层甲板噪声进行评估,对噪声水平较高的区域采取相关措施。(4)建立目标平台统计能量模型,通过对统计能量模型的模拟计算得到了目标平台生活工作舱室的噪声水平,并分析舱室噪声水平是否满足IMOA468(XII)和MSC337(91)新规范要求。(5)研究舱室内介质、舷外水、板架建模形式等因素对封闭舱室噪声预报结果的影响。(6)本文对噪声水平接近MSC337(91)限定值的舱室制定了优化的隔振降噪方案;根据隔振降噪原理,从噪声源的控制、噪声传播路径的控制和接受者的控制三个方面入手提出多种降噪方案,对各种方案进行比较并最终得出在实际工程应用中可行性。
【关键词】：
【学位授予单位】：中国舰船研究院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：U674.38;U661.44【目录】：
摘要4-6Abstract6-10第一章 绪论10-22 1.1 论文的目的和意义10-13 1.2 海洋平台噪声概述13-16
1.2.1 噪声的物理度量13-16
1.2.2 海洋平台噪声源16 1.3 国内外研究振动噪声预报研究进展16-18 1.4 研究解决的主要问题和创新点18-20
1.4.1 深水半潜式生产平台噪声传播及控制难点18-19
1.4.2 研究解决的主要问题19
1.4.3 创新点19-20 1.5 本文的结构与主要内容20-22第二章 深水半潜式生产平台噪声分析方法22-34 2.1 声学边界元方法22-24 2.2 声学统计能量分析方法24-33
2.2.1 统计能量分析方法基本原理24-28
2.2.2 统计能量分析方法的参数28-33 2.3 本章小结33-34第三章 深水半潜式生产平台噪声分析预报34-69 3.1 VA One软件简介34-35
3.1.1 软件应用范围34-35
3.1.2 软件特点35 3.2 深水半潜式生产平台噪声源的选取及限制标准35-44
3.2.1 目标海洋平台噪声源的选取及估算35-43
3.2.2 目标平台噪声限制级的衡准43-44 3.3 桁架式上部模块深水半潜式生产平台噪声分析模型化44-52
3.3.1 生产平台振动噪声数值分析简化方法44-48
3.3.2 桁架式结构声学计算的算例48-49
3.3.3 目标海洋平台声学模型简化49-50
3.3.4 目标海洋平台噪声分析预报流程50-51
3.3.5 目标海洋平台噪声分析预报模型51-52 3.4 深水半潜式生产平台振动噪声计算结果及分析52-67
3.4.1 目标海洋平台开放式区域噪声预报计算结果及分析52-55
3.4.2 目标海洋平台封闭舱室噪声预报计算结果及分析55-62
3.4.3 其它因素对封闭舱室噪声预报计算结果的影响研究62-67 3.5 本章小结67-69第四章 深水半潜式生产平台噪声控制优化设计69-83 4.1 概述69 4.2 噪声控制的一般原则69 4.3 深水半潜式生产平台噪声控制的常用方法69-73
4.3.1 噪声源的噪声控制69-70
4.3.2 噪声传播路径的控制70-73
4.3.3 噪声接受者的防护73 4.4 深水半潜式生产平台舱室的噪声控制73-82
4.4.1 噪声传递路径分析73-74
4.4.2 噪声控制方案74-82 4.5 本章小结82-83第五章 总结与展望83-86 5.1 总结与结论83-84 5.2 进一步研究的展望84-86致谢86-87参考文献87-91攻读学位期间发表的学术论文91
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