水动力试验课程ppt-2015-试验研究课程-第二讲-试验设施

船舶与海洋工程试验研究

第二讲

上海交通大学海洋工程国家重点实验室

内容提要

一、模型试验概述

二、模型试验设施介绍

三、国内外海洋工程水池概况

四、我校海洋工程水池模型试验基础

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2005年秋季“卡特里娜”和“丽塔”飓风毁坏了墨西哥湾地区113座石油平台、457条油气管道。

恶劣的海洋环境是影响海洋工程设施安全性的重要

因素

1980年3月，北

海的挪威“基

兰”号石油平台被波涛吞没，死亡120多人。

模型试验研究的必要性

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●海洋环境恶劣，海洋工程往往技术复杂、投资巨大、风险极高，其技术性能、安全性能和作业性能等均需要充分研究和论证。

●常用研究手段：

数值模拟（Numerical Simulation ）

模型试验（Model Test ）

●结构有限元分析理论与软件（SESAM、

NASTRAN等）均相当成熟，结构强度分析等

可通过数值模拟来完成。

●在水动力性能分析方面，虽然凭借当今计算

流体力学（CFD）的水平，可以进行数值模

拟与计算，然而，由于计算中常引入诸多假

定或经验数据，计算结果可靠度欠佳。

●因此，迄今为止，海洋工程界仍然一致认为

水动力模型试验的结果最为可靠，并以此作

为设计、建造浮式海洋平台的最终定夺。

●几乎任何一座浮式海洋平台的设计、建造都

要进行物理模型试验。

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模型试验研究的作用

●随着数值模拟技术和计算机技术的进步，模型试验研

究的作用也在发生改变。

●早期，主要通过模型试验获得海洋工程结构物的水动

力性能，并进行方案的优化设计。

●现在，方案设计的大量优化工作依据数值模拟结果在

计算机上完成，模型试验主要用于对数值预报结果的

验证，预报非线性和不可预知性的水动力特性，以及

对优化设计方案技术性能的认证，并提供最直接和最

可靠的性能依据。

●有时，模型试验还能够最直观地让我们发现未知现象，

丰富对自然界的认识。

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FP 12.5m()

原设计14.5m()

更改设计原设计

系泊链

系泊系统

支撑机构

更改设计首部型线

BZ25-1 FPSO 2002年~2003年挪威APL 公司委托交大进行的渤海BZ25-1 FPSO 系统工程试验研究中，发现浅水非线性水动力作用造成FPSO 运动与系泊力异常，进而部分更改了FPSO 型线和系泊系统的设计方案

原设计

现设计原方案试验

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0 0 0Time (s) 0

Time (s)

02001年美国SOFEC 公司委托交大进行的FPSO 系统试验研究中，发现设计方案会产生意外的波浪砰击现象。

模型试验研究的目的

●预报运动与载荷,验证理论（数值）预报结果。

●发现任何不可预知性和非线性的动力行为、运动与载

荷，这些一般不能被水动力数值模型所预报。

●评估设计方案的技术性能与可行性。

●提供海洋工程结构物在安装和作业过程中行为特性的

可视化证明。

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内容提要

一、模型试验概述

二、模型试验设施介绍

三、国内外海洋工程水池概况

四、我校海洋工程水池模型试验基础

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海洋工程水池要求可以模拟风、浪、流各种海洋环境条件并能根据试验要求改变水深，水池的主要装备一般有：

●可升降假底

●造波机

●消波装置

●造流系统

●造风系统

●大跨度XY拖车

11大面积可升降假底False Bottom:

28m×26m

0m

调节水深

Water Depth Adjustment

5m

双摇板造波机

造单方向传播的长峰波

Hydraulic Wave Generator

多单元造波机

造多方向长峰波、短峰波

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荷兰MARIN 海洋工程水池双边多单元造波机

造波录像剪辑消波系统

MARIN消波滩设计

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假底上方形成均匀稳定的回流

消波滩

升降假底

高压喷水

回流式高压喷水造流系统

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直喷式高压喷水造流系统

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深水造流系统管道布置

造流泵

具有生成垂向流速

剖面的能力

生成流速具有较好的稳定性

21造风系统

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造风系统

Wind generating system

Vmax=10m/s

定常风和风谱

Stable Wind and Wind Spectrum 大跨度XY方向拖车

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一、模型试验概述二、模型试验设施介绍

三、国内外海洋工程水池概况四、我校海洋工程水池模型试验基础

内容提要

国内外主要海洋工程水池尺度

所在国家水池主体

深井长(m)宽(m)深(m)直径(m)

深(m)巴西403015525荷兰453610.5530挪威805010--美国4530 5.8-16.8加拿大36263614.8日本14145630中国50306--中国

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