一种浮式平台运动响应计算方法、系统和存储介质

本发明涉及电数字数据处理，更具体地说，它涉及一种浮式平台运动响应计算方法、系统和存储介质。

背景技术：

1、随着技术发展和社会进步，全球各国对能源的需求日益增加。石油和天然气资源作为最重要的能源种类，在人类社会的发展中有着举足轻重的地位。经过长时间的开采，陆上油气资源慢慢出现减产趋势，且开采难度增大。由于海洋中蕴藏着丰富的油气资源，加速开发海洋油气资源已成为各个国家和地区的重要能源战略。

2、目前，针对海洋油气资源的开采大多集中在浅水区域，随着开采的不断进行，人们逐渐把目光投向了深水区域。深水区域的油气资源储量非常庞大，但是由于技术难度较大，目前开发程度较低。现阶段所采用的开采平台多位固定式，当水深超过100米，固定式平台的经济性和安全性受到了极大的挑战，因此，深水油气开采主要依赖于浮式平台。

3、浮式平台通常利用锚泊系统来定位，抵抗风浪流等环境载荷引起的低频运动，锚泊系统的回复力对浮式平台的整体运动性能有着至关重要的影响。因此，在设计分析阶段，需要对锚泊系统回复力进行计算，从而获得准确的浮式平台运动响应。针对锚泊系统的分析，最简单的方法就是静力分析方法，该方法具有较高的计算速度，但是无法考虑锚泊系统的动力效应，会导致一定误差。为了考虑锚泊系统的动力效应，通常采用集中质量法或者有限元法开展分析，虽然两种方法具备较高的精度，但是需要大量计算资源，计算耗时长，求解过程繁琐，无法适用于疲劳分析等大规模工程计算中。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种浮式平台运动响应计算方法、系统和存储介质，在保证计算精度的前提下，实现计算的简化和提速。

2、本发明所述的一种浮式平台运动响应计算方法，计算浮式平台的动力模型在水平自由度固有周期运动下的等效线性阻尼系数，然后将其与浮式平台的粘性阻尼系数线性叠加，共同构成附加阻尼矩阵，作为所述锚泊系统的动力效应的等效，从而将所述锚泊系统的动力模型中的动力效应剥离出来，以将所述锚泊系统的动力模型简化为静力模型。

3、优选地，通过下式计算所述等效线性阻尼系数：

4、；

5、式中，为等效线性阻尼系数；表示一个低频运动周期内锚泊系统所耗散的能量；表示上部浮式平台纵荡简谐运动的振幅。

6、优选地，所述等效线性阻尼系数的计算式通过能量耗散法分析获取。

7、优选地，所述能量耗散法为：

8、构建所述浮式平台在水平面纵荡方向的运动模型；

9、根据所述锚泊系统的锚泊瞬时水平张力以及上部浮式平台在纵荡方向上的位移计算在低频运动周期内浮式平台在纵荡方向做简谐运动锚泊系统所耗散的能量；

10、提取所述运动模型中的锚泊系统阻尼，将所述锚泊系统阻尼等效于锚泊瞬时水平张力。

11、优选地，所述浮式平台在水平面纵荡方向的运动模型为：

12、；

13、式中，表示上部浮式平台的质量；表示上部浮式平台的附加质量；表示上部浮式平台在纵荡方向上的位移；表示锚泊系统在上部浮式平台位于处时提供的静回复力；表示时间；表示上部浮式平台所受外力荷载。

14、优选地，在所述低频运动周期内锚泊系统所耗散的能量为：

15、；

16、式中，表示锚泊瞬时水平张力。

17、优选地，将所述锚泊系统阻尼等效于锚泊瞬时水平张力描述为：

18、。

19、优选地，以cummins方程作为浮式平台的锚泊系统动力模型。

20、基于锚泊系统静动力等效的浮式平台运动响应系统，该浮式平台运动响应系统应用所述的浮式平台运动响应计算方法，将锚泊系统的动力模型中的动力效应剥离出来，从而将锚泊系统的动力模型简化为静力模型。

21、一种存储介质，该存储介质上存储有浮式平台运动响应计算程序，所述浮式平台运动响应计算程序被处理器执行时实现所述的浮式平台运动响应计算方法。

22、有益效果

23、本发明的优点在于：通过等效线性阻尼系数和粘性阻尼系数对锚泊系统的动力效应作等效，将其动力效应以锚泊系统低频阻尼系数的方式剥离出原有锚泊系统动力模型，从而将锚泊系统动力模型简化为静力模型，在保证计算精度的前提下，实现计算的简化和提速。

技术特征：

1.一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，计算浮式平台在水平自由度固有周期运动下的等效线性阻尼系数，然后将其与浮式平台的粘性阻尼系数线性叠加，共同构成附加阻尼矩阵，作为所述锚泊系统的动力效应的等效，从而将所述锚泊系统的动力模型中的动力效应剥离出来，以将所述锚泊系统的动力模型简化为静力模型。

2.根据权利要求1所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，通过下式计算所述等效线性阻尼系数：

3.根据权利要求2所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，所述等效线性阻尼系数的计算式通过能量耗散法分析获取。

4.根据权利要求3所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，所述能量耗散法为：

5.根据权利要求4所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，所述浮式平台在水平面纵荡方向的运动模型为：

6.根据权利要求5所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，在所述低频运动周期内锚泊系统所耗散的能量为：

7.根据权利要求6所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，将所述锚泊系统阻尼等效于锚泊瞬时水平张力描述为：

8.根据权利要求1所述的一种浮式平台运动响应计算方法，其特征在于，以cummins方程作为锚泊系统的动力模型。

9.基于锚泊系统静动力等效的浮式平台运动响应系统，其特征在于，该浮式平台运动响应系统应用如权利要求1-8任一项所述的浮式平台运动响应计算方法，将锚泊系统的动力模型中的动力效应剥离出来，从而将锚泊系统的动力模型简化为静力模型。

10.一种存储介质，其特征在于，该存储介质上存储有浮式平台运动响应计算程序，所述浮式平台运动响应计算程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的浮式平台运动响应计算方法。

技术总结本发明公开了一种浮式平台运动响应计算方法，涉及电数字数据处理，计算浮式平台在水平自由度固有周期运动下的等效线性阻尼系数，然后将其与浮式平台的粘性阻尼系数线性叠加，共同构成附加阻尼矩阵，作为所述锚泊系统动力效应的等效。通过上述方法，将锚泊系统动力模型中的动力效应剥离出来，从而将锚泊系统动力模型简化为静力模型。本发明还公开了一种浮式平台运动响应系统和存储介质。本发明将锚泊系统动力模型简化为静力模型，在保证计算精度的前提下，实现计算的简化和提速。技术研发人员：樊天慧,马远,严心宽,方剑虎受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29