浮式载液平台海上旁靠外输/转驳过程中多重耦合运动分析方法

FPSO ( Floating Production, Storage and Offloading) and FLNG (Floating Liquefied Natural Gas System, including LNG-FPSO and LNG-FSRU) are typical offshore floating platforms with liquid tanks. Floating platform and liquid cargo carrier become a very complicated multiple coupling sysytem during offshore uploading and offloading operations . It is one of key hydrodynamics problems paid much attation by researchers in the field of ocean engineering.Under the assumption that incident wave is linear, wave close to floating structures and liquid sloshing are fully nonlinear and the effects of structural deformation is ignored, following subjects will mainly be investigated. 1) Hydrodynamic performance analysis model used to describe multiple coupling effects among wave/floating structues/liquid sloshing /mooring system formed by Floating platform and liquid cargo carrier;.2) Fully nonlinear motion characteristics of wave close to floating body and narrow gap wave oscillation based on the theory of viscous fluid mechanics. Nonlinear characteristics of floating structure motions coupling with wave and liquid sloshing;.3) A method applied to analyze hydrodynamic performance with multiple coupling effects between floating platform and liquid cargo carrier.4) Model test technique used to predict multiple coupling effects between floating platform and liquid cargo carrier..Through the above research, a practical hydrodynamical method and technique will be developed for the development of floating platform with liquid tanks and loading/offloading equipment and their safe operation in rough sea.

浮式生产储油轮（FPSO）、浮式液化天然气装备（FLNG，包括LNG-FPSO和LNG-FSRU两种装置）为典型的海上浮式载液平台。海上作业时，浮式载液平台与运输船之间存在十分复杂的多重耦合作用，是海洋工程领域十分关注的水动力学问题。本项目在入射波浪为线性波，浮体近场波浪及液舱内流体运动完全非线性，不考虑结构变形影响的前提下，主要研究：.1）浮式载液平台与运输船在波浪中旁靠作业时，波浪/多浮体/液舱晃荡/系泊系统多重耦合效应下水动力性能分析模型； .2）基于粘性流体理论的多浮体近场非线性波浪运动特性，包括浮体间窄缝流体振荡特性，内外流场与浮体运动相互耦合作用非线性特性；.3）多重耦合效应下多浮体系统水动力性能计算模型求解方法；.4）波浪中载液多浮体间多重耦合作用预报模型试验技术。.通过上述研究，为开发适用于海上载液浮式平台外输/转驳装置以及确定安全营运操作方案提供水动力分析方法和技术。

海上作业时，浮式载液平台与运输船之间存在十分复杂的多重耦合作用，这是海洋工程领域十分关注的水动力学问题。本项目在入射波浪为线性波，浮体近场波浪及液舱内流体运动完全非线性，不考虑结构变形影响的前提下，研究了浮体间窄缝流体振荡特性以及波浪/多浮体/液舱晃荡/系泊系统相互间耦合效应。. 1）应用势流和粘流理论建立了完全非线性波浪运动模型。流域分为内流场和外流场，内场基于粘流理论与自由表面跟踪方法相结合，描述波面翻卷和破碎的强非线性波浪运动及其与结构相互作用；外场基于势流理论，处理波面不翻卷、不破碎的完全非线性波浪运动。. 2）通过分析各子系统相互耦合作用的特点，建立了考虑强非线性流体运动（液舱晃荡，窄缝振荡和近场波浪）的浮式载液平台外输/转驳作业多重耦合作用分析模型。. 3）针对浮式载液平台外输/转驳作业中多重耦合作用方程，形成详细求解方案，确定了求解方法。. 4）计算分析了浮体近场非线性波浪运动特性。采用势流理论和CFD技术重点分析了浮体间窄缝流体二维和三维振荡特性以及窄缝振荡对浮体运动的影响。内外流场与浮体运动相互耦合作用非线性特性明显，窄缝间流体振荡对浮体运动的影响不可忽略。 . 5）基于数值波浪水池研究了载液浮体在非线性波浪运动中与液舱晃荡的耦合作用。分析了浪向、波浪要素、液舱载液率对载液平台运动的影响，实现了浮式平台运动和液舱晃荡完全非线性耦合运动分析。. 6）研究了波长和浪向对两旁靠浮式结构与系泊系统之间的耦合作用的影响，计算分析了旁靠浮式结构不同间距以及不同的系泊方式对两旁靠浮式结构系泊系统的影响。. 7）在波浪水池进行载液浮式平台多重相互耦合作用试验研究。通过试验，观察波浪、多浮体、窄缝振荡、液舱晃荡之间的耦合作用，得到了有关与数值计算结果一致的结论。. 上述研究成果，为开发适用于海上载液浮式平台外输/转驳装置以及确定安全营运操作方案提供了水动力分析方法和技术