学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

面向FLNG液舱设计的晃荡荷载分析

作　者: 佟姝茜
导　师: 岳前进
学　校: 大连理工大学
专　业: 工程力学
关键词: FLNG液舱晃荡荷载模型实验实验研究
分类号: U664.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 155次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在深海气田、边际气田及伴生气田资源开发中,需要一种新型的装备——浮式液化天然气船(FLNG船)。目前,FLNG船的储液舱主要是参考LNG船的液舱形式,根据液舱特点和使用要求,薄膜型液舱的应用最为广泛。考虑到FLNG船特殊的作业方式,液舱会经常处于装卸状态,船体随海浪运动会引起舱内流体晃荡运动。晃荡会对舱壁结构强度以及浮体的稳定性带来不利影响。由于薄膜型液舱的舱壁结构复杂,尤其是绝热层结构,是多种材料复合而成,一旦发生泄漏,后果将不堪设想。在薄膜型液舱的设计中,晃荡荷载的确定是关键的因素。由于晃荡过程中,流体运动具有随机性、复杂性等特点,特别是在发生晃荡共振的情况下,利用理论分析和数值仿真方法,都难以分析最剧烈运动下的流体荷载特性,而模型实验方法能够弥补理论分析、数值仿真的不足之处。本文主要工作是面向FLNG液舱设计,利用半实物仿真动力子结构实验系统,分析了晃荡荷载特性。考虑到实际液舱尺寸较大,绝热层结构复杂,实验室中难以真实模拟,同时行业中也没有形成标准化的实验方法可供参考,对实验研究提出很大挑战。本文在分析国内外相关领域研究的基础上,从设计原理出发,建立了中大比尺GTT液舱模型,借助大型平动和转动实验平台,从简单化模型入手分析复杂晃荡问题。通过对1：20液舱模型在不同运动激励下的晃荡研究,给出薄膜型液舱一般性的晃荡荷载分布规律及危险载液工况预估,为液舱的结构设计提供参考,同时也推动了国内大规模晃荡实验研究基地和实验方法的发展。未来工作主要包括发展和完善晃荡实验技术,开展基于晃荡荷载的结构响应及流固耦合分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-23
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 FLNG船概述  10-13
    1.2.1 FLNG船简介  10
    1.2.2 FLNG船发展现状  10-11
    1.2.3 FLNG船设计及关键技术  11-12
    1.2.4 FLNG船危险事故分析  12-13
  1.3 问题阐述  13-15
  1.4 晃荡问题研究现状  15-21
    1.4.1 理论分析  15
    1.4.2 数值仿真  15-16
    1.4.3 模型实验  16-21
  1.5 本文主要工作  21-23
2 FLNG液舱结构设计与分析  23-32
  2.1 FLNG液舱总体设计流程  23-25
    2.1.1 概念设计  23-24
    2.1.2 初步设计  24
    2.1.3 详细设计  24-25
  2.2 典型的FLNG液舱  25-28
    2.2.1 SPB型液舱  25-26
    2.2.2 MOSS型液舱  26-27
    2.2.3 薄膜型液舱  27-28
  2.3 GTT NO96型液舱  28-32
    2.3.1 液舱结构组成  28-31
    2.3.2 液舱设计关键问题  31-32
3 FLNG液舱晃荡实验系统与方案  32-42
  3.1 晃荡模型实验目的及思路  32-33
    3.1.1 晃荡模型实验目的  32
    3.1.2 模型实验设计思路  32-33
  3.2 液舱晃荡实验系统  33-38
    3.2.1 液舱模型系统  34-35
    3.2.2 压力监测系统  35-36
    3.2.3 数据采集系统  36
    3.2.4 图像采集系统  36-37
    3.2.5 运动控制系统  37-38
  3.3 液舱晃荡实验方案  38-42
    3.3.1 晃荡实验设计参数  38-40
    3.3.2 压力传感器布点方案  40-41
    3.3.3 晃荡数据分析方案  41-42
4 FLNG液舱晃荡实验结果与讨论  42-71
  4.1 实验分析理论基础  42-44
  4.2 晃荡荷载时程特性  44-47
    4.2.1 荷载波形特性  44-45
    4.2.2 冲击时间特性  45-47
  4.3 晃荡荷载分布规律  47-66
    4.3.1 液舱侧壁晃荡荷载分布规律  47-56
    4.3.2 液舱舱顶晃荡荷载分布规律  56-61
    4.3.3 拐点区域晃荡荷载分布规律  61-66
  4.4 危险载液工况估计  66-68
    4.4.1 横摇激励下危险工况  66-67
    4.4.2 横荡激励下危险工况  67-68
    4.4.3 纵荡激励下危险工况  68
  4.5 荷载的原型回归  68-71
    4.5.1 相似率分析  68-69
    4.5.2 原型液舱晃荡荷载  69-71
5 晃荡荷载分析在液舱设计中的应用  71-83
  5.1 液舱结构有限元分析  71-78
    5.1.1 基于实验条件建模分析  71-76
    5.1.2 基于真实条件建模分析  76-78
  5.2 晃荡荷载分析的工程应用  78-83
    5.2.1 改变液舱形式  78-79
    5.2.2 附加晃荡抑制装置  79-80
    5.2.3 改变结构加强形式  80-81
    5.2.4 双排舱设计  81-83
结论  83-84
参考文献  84-88
附录A 各载液工况下,液舱冲击压力分布曲线  88-105
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  105-106
致谢  106-107

面向FLNG液舱设计的晃荡荷载分析

内容摘要

全文目录

相似论文