国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

FLNG液艙晃蕩壓力影響因素及安全性評估研究

2015-10-27 04:43張東偉胡志強(qiáng)趙晶瑞
海洋工程 2015年6期
關(guān)鍵詞:液艙海況液面

張東偉,胡志強(qiáng),陳 剛,趙晶瑞

(1. 上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點試驗室,上海 200240;2. 中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院, 上海 200011; 3. 中國海洋石油總公司研究總院, 北京 100027)

FLNG液艙晃蕩壓力影響因素及安全性評估研究

張東偉1,胡志強(qiáng)1,陳 剛2,趙晶瑞3

(1. 上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點試驗室,上海 200240;2. 中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院, 上海 200011; 3. 中國海洋石油總公司研究總院, 北京 100027)

針對大型浮式液化天然氣儲卸生產(chǎn)裝置FLNG的液艙晃蕩壓力變化特征,在深水試驗池中開展帶液艙模型的FLNG水池模型試驗研究。通過試驗,獲得了FLNG在風(fēng)浪流聯(lián)合作用下的浮體六自由度運動,以及相應(yīng)的液面高度變化數(shù)據(jù)。通過液艙的液面高度變化數(shù)據(jù),提出平液面假設(shè),并在此基礎(chǔ)上,求得液艙晃蕩引起的艙壁壓力變化結(jié)果。研究中進(jìn)一步討論了液艙晃蕩壓力的影響因素,并將試驗數(shù)據(jù)與CCS船級社規(guī)范計算結(jié)果進(jìn)行對比,為FLNG液艙晃蕩壓力引起的結(jié)構(gòu)安全性評估提供技術(shù)支持。

FLNG;液艙晃蕩壓力;平液面假設(shè);安全性評估;影響因素;液面高度

隨著陸上可開采天然氣資源逐漸減少,開發(fā)海上天然氣田特別是深遠(yuǎn)海天然氣田已成為天然氣資源勘探和開發(fā)的必然趨勢[1]。大型浮式液化天然氣船F(xiàn)LNG(Floating Liquid Natural Gas)是用于深遠(yuǎn)海氣田開發(fā)的工程裝備。該裝備是集海上天然氣的液化、儲存和裝卸為一體的新型裝置,具有開采周期短、開采靈活、可獨立開發(fā)、可運移、無需管道輸送等特點,是我國開發(fā)南海深水氣田的重要工程應(yīng)用模式之一[2]。由于FLNG長期定位于南海惡劣海域,運動性能復(fù)雜,而其LNG液艙的大型化、結(jié)構(gòu)和布置的特殊性,使得LNG液艙晃蕩問題成為FLNG發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。世界上多家船級社,包括LR[3]、ABS[4]、CCS[5]等紛紛出臺了相關(guān)規(guī)范。與普通LNGC船相比,F(xiàn)LNG船體積更大,內(nèi)部LNG液艙布置通常采用雙排艙形式,長期承受惡劣的海洋環(huán)境載荷作用。當(dāng)FLNG承受惡劣海況作用時,其液艙可能處于任何一種裝載率水平,因而液艙晃蕩問題復(fù)雜,所以對FLNG進(jìn)行液艙晃蕩壓力變化規(guī)律的研究顯得尤為重要。

關(guān)于LNG液艙晃蕩問題,國內(nèi)外已有一定的研究。祁恩榮和龐建華等[6]通過不同載液水平的系列規(guī)則和不規(guī)則運動激勵的LNG液艙晃蕩試驗來研究晃蕩壓力,發(fā)現(xiàn)晃蕩沖擊壓力幅值均表現(xiàn)出明顯的隨機(jī)性,多自由度工況可能產(chǎn)生遠(yuǎn)大于單自由度運動工況的晃蕩沖擊壓力。汪雪良和顧學(xué)康等[7]通過某大型LNG船自航模型在波浪中的帶液艙運動和波浪載荷試驗,研究了液艙有水狀態(tài)下的液艙內(nèi)液體的運動周期。佟姝茜[8]進(jìn)行了FLNG內(nèi)LNG液艙大尺度模型的單自由度晃蕩試驗研究,給出薄膜型液艙一般性的晃蕩載荷分析規(guī)律及危險載液工況預(yù)估方法。LU等[9]不僅通過LNG液艙模型試驗測得晃蕩壓力,并使用有限元方法對液艙圍護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。Hakan Akyildiz和Erdem ünal[10]通過試驗研究了矩形液艙晃蕩時的壓力分布,發(fā)現(xiàn)液艙在小幅度低頻晃蕩激勵下,液艙上的壓力隨時間基本呈線性變化。Pal[11]研究了液艙在水平運動激勵下液面晃蕩高度和激勵頻率、激勵幅度以及裝載率的關(guān)系。但是,以上的研究仍存在一些局限性,主要集中在液艙晃蕩的試驗研究多采用單自由度運動激勵,且激勵的幅度、頻率等參數(shù)與實際工況相差較大,無法真正反映FLNG在復(fù)雜海況下液艙的晃蕩問題。通過帶液艙模型的FLNG模型試驗,研究液艙內(nèi)液面及壓力的變化狀態(tài),從而較真實地分析FLNG液艙晃蕩動力特性。

首先簡介帶液艙的FLNG模型試驗研究,重點分析了2個代表性液艙的液面高度變化數(shù)據(jù),研究了液艙固有周期對液艙晃蕩的影響規(guī)律。其次,分別研究了場景、載況、海況、浪向等因素對液艙晃蕩壓力的影響規(guī)律。最后將試驗結(jié)果和船級社的規(guī)范計算結(jié)果進(jìn)行比較,為FLNG液艙晃蕩壓力安全性評估提供技術(shù)依據(jù)。

1 FLNG液艙系統(tǒng)及模型試驗介紹

1.1FLNG模型試驗介紹

研究中采用的FLNG 為中海油研究總院和708所聯(lián)合設(shè)計方案,限于篇幅,試驗詳細(xì)內(nèi)容請見參考文獻(xiàn)[12]。試驗中選用了三種典型載況,F(xiàn)LNG的主要參數(shù)如表1所示。單點距離船尾304.5 m,系泊系統(tǒng)采用3×6形式。試驗?zāi)P涂s尺比為1∶60。

表1 FLNG主要參數(shù)表

FLNG船體共設(shè)有十個相同的LNG液艙,采用雙排艙形式對稱排列,如圖1所示。液艙采用法國GTT公司NO.96薄膜型液艙,長度為37 m,橫截面為八邊形,詳細(xì)尺寸如圖2所示。

圖1 FLNG液艙布置示意Fig. 1 Arrangement of the liquid tanks in FLNG

圖2 LNG液艙橫截面尺寸Fig. 2 Dimensions of the cross section of LNG tank

為了測量液艙內(nèi)的液面高度變化,在圖1中的No.1 Tank(R)和No.5 Tank(L)上分別布置了3個浪高儀。浪高儀相對于液艙No.1 Tank(R)和No.5 Tank(L)的位置如圖3、圖4所示,其中wave1-wave3,wave6-wave8為浪高儀標(biāo)號,且每個液艙的三個浪高儀分別沿液艙長和寬對稱分布。

1.2試驗工況

試驗中選取25%、50%、75%三個載況研究液艙晃蕩的動力特性。這里,載況的百分?jǐn)?shù)代表了LNG在艙內(nèi)的液體體積占全艙容積的比例值。

試驗?zāi)M了3種不規(guī)則波海洋環(huán)境條件,如表2所示。

圖3 浪高儀相對于No.1 Tank(R)位置Fig. 3 Relative position of wave probes in No.1 Tank(R)

圖4 浪高儀相對于No.5 Tank(L)位置Fig. 4 Relative position of wave probes in No.5 Tank(L)

海況有義波高/m譜峰周期/s風(fēng)速/(m·s-1)流速/(m·s-1)一年一遇6.211.119.31.05十年一遇7.511.822.01.37百年一遇15.018.049.51.95

根據(jù)FLNG與錨鏈相對位置以及海洋環(huán)境載荷方向,試驗中定義了4個場景,如圖5所示。其中,場景3與場景4的區(qū)別在于浪向不同。

圖5 FLNG單點系統(tǒng)海洋環(huán)境場景Fig. 5 Ocean environment scenarios of the single turret-moored FLNG system

2 液艙固有周期對液艙晃蕩的影響

2.1船體與液艙晃蕩運動的固有周期

液艙在不同裝載率下晃蕩的固有周期不同,根據(jù)CCS的規(guī)范[5]可以計算出液艙的固有周期,船體橫縱搖固有周期則使用水池模型試驗中的橫縱搖衰減試驗結(jié)果。

液艙縱搖周期Tx按下式計算:

式中:π為圓周率,g為重力加速度,m/s2;l為液艙長度,m;hf為相應(yīng)裝載率下的液面高度,m;bf為相應(yīng)裝載率下的液面寬度,m。

由此可以得到液艙和船體的固有周期,如表3所示。

表3 船體和液艙固有周期Tab. 3 Natural periods of the hull and liquid tanks

2.2液艙固有周期對液面晃蕩幅度的影響

選取一年一遇場景1下wave1的液面高度變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,如表4所示。

表4 一年一遇場景1下wave1浪高儀測量值Tab. 4 Measured values of wave 1 under scenario 1 of one year return period

從表4中可以發(fā)現(xiàn)25%裝載時液艙晃蕩最劇烈,50%次之,75%最小,這和不同裝載率下艙內(nèi)液體的晃蕩狀況有關(guān)。從表3可以看出, FLNG在25%裝載時船體與液艙的縱搖固有周期相對接近,而FLNG由于風(fēng)標(biāo)效應(yīng)船體縱搖明顯,所以船體縱搖運動容易激發(fā)液艙晃蕩共振,艙內(nèi)液體晃蕩相對比較劇烈,隨著裝載率的提高,固有周期差距變大,發(fā)生共振的幾率減小,艙內(nèi)液體晃蕩變的平緩。所以25%裝載時液艙受共振影響導(dǎo)致艙內(nèi)液體晃蕩幅度較大,75%裝載時晃蕩幅度最小。

3 液艙晃蕩壓力研究

3.1理論基礎(chǔ)

洪亮[13]研究了船體運動和液艙晃蕩耦合時發(fā)現(xiàn)液艙內(nèi)液體的晃蕩壓力基本呈線性變化,并且艙內(nèi)自由液面變化平緩,未發(fā)現(xiàn)自由液面破碎,水躍等非線性現(xiàn)象。Hakan Akyildiz等[10]通過液艙模型試驗得到了晃蕩壓力時歷曲線,同樣發(fā)現(xiàn)了晃蕩壓力在小幅度低頻的外部激勵下,晃蕩壓力基本呈線性變化。另外,從表3和表4可以發(fā)現(xiàn),雖然艙內(nèi)液體晃蕩受到共振效應(yīng)的影響,但是液艙和船體的縱搖固有周期在3種載況下都相差到20%以上,遠(yuǎn)離共振影響最明顯的范圍,所以艙內(nèi)液體晃蕩不會非常劇烈。同時在試驗中,液艙內(nèi)放入攝像機(jī)記錄了艙內(nèi)液體的晃蕩情況。根據(jù)錄像發(fā)現(xiàn),在各種海況條件下,液面晃蕩較為平緩,絕大部分區(qū)域和時間段內(nèi),液面近似于平面狀態(tài),無明顯的強(qiáng)非線性沖擊現(xiàn)象,這反映了FLNG艙內(nèi)液體在實際海況下的運動特性。綜上所述,提出平液面假設(shè):

1)液面在晃蕩過程中基本保持為平面狀態(tài),即假設(shè)液面是線性變化的;

2)艙壁所承受的晃蕩壓力計算可以不考慮沖擊作用,按艙壁處的靜壓力變化計算,即P=ρgh,ρ為液體密度,h為某時刻艙壁處的液面高度,液化天然氣密度為500 kg/m3。

圖6 液艙No.5 Tank(L)坐標(biāo)系Fig. 6 Coordinate System in No. 5 Tank(L)

根據(jù)以上假設(shè),可以通過液艙內(nèi)任意時刻三個浪高儀測出的液面高度求出液面方程,然后代入艙壁上某一點的坐標(biāo),從而得到某時刻該點處的液面高度,求得該時刻該處的晃蕩壓力。下面以液艙No.5 Tank(L)為例具體說明。

首先建立坐標(biāo)系,分別以液艙的長寬高方向為坐標(biāo)系的XYZ軸,取船首、右舷、向上為正方向,原點在艙底中心點處。設(shè)wave1、wave2、wave3測得的液面高度分別為Z1、Z2、Z3,則液面在三個浪高儀處的坐標(biāo)分別為(-14.18,6,Z1),(-14.18,-6,Z2),(14.18,6,Z3),如圖6所示。

液面上的兩個向量:

a=(-14.18,6,Z2)-(-14.18,-6,Z1)=(0.12,Z2-Z1)

b=(-14.18,-6,Z2)-(-14.18,-6,Z3)=(-28.36,0,Z2-Z3)

由這兩個向量叉乘得到液面的法向量:

n=a×b

從而可以得到液面方程:

由于三個測量液面高度變化的浪高儀關(guān)于液艙的長和寬對稱分布,可以分解出液面晃蕩運動的縱搖和橫搖角度:

在液面方程中帶入艙壁上點的坐標(biāo)X,Y可求出該點處的液面高度Z,然后由P=ρgZ即可求得該點處艙壁的晃蕩壓力。利用Matlab編程對各個工況進(jìn)行處理得到晃蕩壓力時歷以及統(tǒng)計值。

3.2場景對液艙晃蕩壓力的影響

由圖6可知,場景1和場景2均是風(fēng)浪流同向,只是錨鏈相對于FLNG的位置不同。75%載況一年一遇和百年一遇海況下均進(jìn)行了場景1和場景2的試驗,并得到最大晃蕩壓力值,如表5所示。

表5 場景1、2下液艙晃蕩壓力對比Tab. 5 Sloshing-induced-pressure in liquid tanks under scenarios 1 and 2

從表5可以看出,在兩種海況中,場景1下兩個液艙最大晃蕩壓力都比場景2要小,這是因為不同的錨鏈布置對FLNG運動的限制效果是不同的。風(fēng)浪流同向時船首處于迎浪狀態(tài),船體縱搖運動最明顯,艙內(nèi)液體晃蕩也主要受到縱搖影響。場景1中FLNG前方正對船首的6根錨鏈處于拉緊狀態(tài),更大的限制了船體的縱搖運動;而場景2中對船體縱搖限制最大的6根錨鏈布置在了風(fēng)浪流的反方向,處于放松狀態(tài),因此對船體縱搖限制沒有場景1大。所以場景1下液艙內(nèi)的液體晃蕩沒有場景2劇烈,晃蕩壓力相對較小。

3.3裝載率對液艙晃蕩壓力的影響

從表4可知,裝載率對液艙內(nèi)自由液面的晃蕩幅度影響較明顯。以No.1 Tank(R)液艙晃蕩壓力為研究對象,統(tǒng)計出一年一遇場景1不同裝載率下艙壁處的最大晃蕩壓力,如表6所示。

表6 不同裝載率對液艙No.1 Tank(R)晃蕩壓力的影響Tab. 6 Influence of different filling ratios on the sloshing-induced-pressure in No. 1 Tank(R)

由表6發(fā)現(xiàn),25%載況下晃蕩壓力變化范圍明顯比另外兩個載況大,這和不同裝載率下液艙的固有周期相關(guān)。正如表3所示,25%載況時液艙與船體的縱搖固有周期相對接近,受共振影響艙內(nèi)液體晃蕩相對比另外兩個載況劇烈,艙壁處的自由液面高度變化明顯,從而造成此時液艙晃蕩壓力變化較大。同樣No.5 Tank(L)有相同的現(xiàn)象和結(jié)論。

3.4海況對液艙晃蕩壓力的影響

FLNG在75%載況場景2下分別進(jìn)行了一年一遇、十年一遇、百年一遇的試驗,研究不同海況對于液艙晃蕩壓力的影響,表7給出了NO.1 Tank(R)在三種海況下液艙內(nèi)的最大晃蕩壓力值。

表7 不同海況對液艙No.1 Tank(R)晃蕩壓力的影響Tab. 7 Influence of different sea states on the sloshing-induced-pressure in No. 1 Tank(R)

由表7可知,隨著海況越來越惡劣,液艙晃蕩壓力逐漸增大,但一年一遇和十年一遇之間相差不大,而百年一遇增加較為明顯,這是因為十年一遇時的海洋環(huán)境與一年一遇時相差不大,而百年一遇時的海洋環(huán)境明顯變得惡劣。如表2所示,十年一遇時的波高、風(fēng)速、流速相對于一年一遇增加很小,但是百年一遇時這些環(huán)境參數(shù)都出現(xiàn)了成倍的增加,海況明顯惡劣,所以各海況下的晃蕩壓力的增加幅度與環(huán)境載荷的增加幅度同方向變化。

3.5浪向?qū)σ号摶问帀毫Φ挠绊?/p>

FLNG在不同浪向下運動響應(yīng)不同,從而影響液艙晃蕩壓力,這里分析了75%裝載一年一遇海況時FLNG在場景2、3、4下的液艙晃蕩壓力。為了更精確地反映液艙在不同浪向下晃蕩壓力間的相互關(guān)系,避免單個壓力峰值帶來的偶然性,統(tǒng)計出每個工況前100個極大值的平均值。除了液艙晃蕩壓力的統(tǒng)計值以外,同時給出了液面晃蕩縱搖和橫搖的統(tǒng)計值,以此來分析晃蕩壓力隨浪向變化的原因,液艙No. 1 Tank(R)的統(tǒng)計值如表8所示。

表8 液艙No.1 Tank(R)在不同浪向下的晃蕩壓力Tab. 8 Influence of different wave directions on the sloshing-induced-pressure in No. 1 Tank(R)

從表8可以發(fā)現(xiàn)隨著浪向角度的增加,液艙No.1 Tank(R)內(nèi)的縱搖和橫搖先減小后增大;而液艙的晃蕩壓力變化趨勢雖然也是先減小后增大,但是變化幅度較小。從表2和表3可以發(fā)現(xiàn)一年一遇時波浪的譜峰周期和船體及液艙的縱搖固有周期接近,導(dǎo)致在浪向0°時縱搖和橫搖都較大;而船舶在30°斜浪時,船體及液艙受到的激勵方向發(fā)生改變,液艙在該方向的晃蕩固有周期發(fā)生改變,剛好偏離共振范圍,所以橫搖和縱搖反而減小;當(dāng)浪向繼續(xù)增加,船體與風(fēng)流和波浪之間的它們的夾角都較大,受到橫向激勵較大,所以40°浪向時,液面橫搖明顯增大。

晃蕩壓力主要取決于兩個因素:第一個因素是縱搖和橫搖的數(shù)值,即上表中的統(tǒng)計值,數(shù)值越大,晃蕩壓力就越大;第二個因素是縱搖和橫搖能否在同一時間點都出現(xiàn)比較大的值,這是統(tǒng)計值無法表現(xiàn)出來的。但很明顯的是,浪向越大,二者同時出現(xiàn)較大值的概率越大,所以30°時縱搖和橫搖雖然都比0°時減小很多,而晃蕩壓力卻基本不變。40°浪向時晃蕩壓力最大是因為兩個因素都起到了很大作用。

3.6液艙相對船體位置對液艙晃蕩的影響

FLNG是排水量非常龐大的海洋工程浮式結(jié)構(gòu)物,采用單點系泊,在風(fēng)浪流作用下船體各個部分的運動不相同,因此不同位置的液艙內(nèi)的晃蕩也是有區(qū)別的。統(tǒng)計出75%載況一年一遇海況時No.5 Tank(L)的晃蕩壓力數(shù)據(jù)(見表9)與No.1 Tank(R)的數(shù)據(jù)(見表8)進(jìn)行比較。

表9 液艙No.5 Tank(L)在不同浪向下的晃蕩壓力Tab. 9 Influence of different wave directions on the sloshing-induced-pressure in No. 5 Tank(L)

對比表8和表9可以發(fā)現(xiàn),No.5 Tank(L)內(nèi)液面的縱搖要比No.1 Tank(R)大,而橫搖卻比No.1 Tank(R)小,這和FLNG錨泊單點的位置有關(guān)。FLNG遭遇波浪時船首主要承擔(dān)了波浪沖擊,且船首兩側(cè)受到的沖擊不均勻,同時船首中間又受到單點的約束,造成靠近船首的液艙No.1 Tank(R)的橫搖較大;由于單點的影響,船舶縱搖中心移動到靠近船首的位置,F(xiàn)LNG船體可能會出現(xiàn)甩尾的現(xiàn)象,導(dǎo)致距離縱搖中心較遠(yuǎn)的液艙No.5 Tank(L)內(nèi)的液面縱搖運動幅度比No.1 Tank(R)要大,所以液艙No.5 Tank(L)的縱搖值較大。

由上可知,液艙No.1 Tank(R)的晃蕩壓力受橫搖影響較大,液艙No.5 Tank(L)則受縱搖的影響較大,所以液艙No.1 Tank(R)在40°時晃蕩壓力和橫搖同時取得最大值,液艙No.5 Tank(L)則在0°時晃蕩壓力和縱搖同時取得最大值。液艙No.5 Tank(L)中液面的橫搖角在浪向0°時是最大的,這和風(fēng)浪流同向時船尾容易漂移有關(guān),船尾的橫向漂移會造成靠后的液艙內(nèi)的液面橫搖加劇,而斜浪時船體在風(fēng)流力與波浪力間更容易形成平衡狀態(tài),漂移沒有浪向0°時明顯。

4 利用船級社規(guī)范對FLNG液艙晃蕩壓力的安全性評估

CCS的《薄膜型液化天然氣運輸船檢驗指南》[5]中對于LNG液艙晃蕩運動水平及晃蕩壓力的計算做了詳細(xì)的定義和規(guī)定。FLNG與LNG船有類似之處,因此這里借用該規(guī)范進(jìn)行安全性評估研究。該規(guī)范規(guī)定,晃蕩運動水平定義為三類:

1)水平一,僅考慮靜載荷,忽略動載荷;

2)水平二,考慮靜載荷和動載荷,但動載荷還未達(dá)到?jīng)_擊載荷形式;

3)水平三,考慮靜載荷和動載荷,動載荷為主要載荷,達(dá)到?jīng)_擊載荷形式。

這三種晃蕩水平都有相應(yīng)的應(yīng)用條件和晃蕩載荷計算公式,根據(jù)FLNG船及其液艙的主尺度,按規(guī)范要求只需考慮水平一的晃蕩運動,為了進(jìn)行對比,同時計算了水平一、二晃蕩運動的最大晃蕩壓力和試驗液面最大晃蕩壓力,如表10所示。

表10 不同載況下液艙晃蕩壓力規(guī)范計算值和試驗值Tab. 10 Calculated values based on CCS rules and measured values of thesloshing-induced-pressure under different filling ratios

從表10可以發(fā)現(xiàn),25%和50%裝載率下試驗值都比水平一計算值要大,這和FLNG與普通LNGC存在較大差別有關(guān),F(xiàn)LNG的雙排艙結(jié)構(gòu)、具有錨泊系統(tǒng)等特點導(dǎo)致其內(nèi)部液艙晃蕩和普通的LNGC不盡相同,所以按照規(guī)范僅僅考慮水平一晃蕩運動對液艙進(jìn)行安全性評估是不夠的,如果考慮水平二晃蕩運動,安全度則足夠滿足。因此建議使用CCS規(guī)范對FLNG晃蕩壓力進(jìn)行安全評估時,考慮前兩個水平的晃蕩運動,能夠更好地滿足安全度要求。

5 結(jié) 語

通過FLNG模型試驗,研究了FLNG液艙晃蕩的特點,同時研究了場景、裝載率、海況、浪向等因素對晃蕩壓力的影響,將晃蕩壓力的試驗值與規(guī)范計算值進(jìn)行了對比分析,得到了如下結(jié)論:

1)裝載率25%時,液艙與船體接近共振,艙內(nèi)液體晃蕩幅度較大。隨著裝載率提升,共振效應(yīng)下降。

2)場景1比場景2下的液艙晃蕩壓力要??;液艙裝載率越高,晃蕩壓力變化則越?。换问帀毫Φ脑黾臃扰c環(huán)境載荷的增加幅度同方向變化;不同浪向下晃蕩壓力和液面橫搖縱搖的數(shù)值大小及二者同時取得較大值的概率均有關(guān);單點系泊會對不同位置處的液艙晃蕩壓力產(chǎn)生影響。

3)使用CCS規(guī)范對FLNG液艙晃蕩壓力安全性評估時,同時考慮水平一和水平二的晃蕩運動能夠更好地保證安全性。

[1] 陸家亮.中國天然氣工業(yè)發(fā)展形勢及發(fā)展建議[J]. 天然氣工業(yè), 2009, 29(1): 8-12. (LU Jialiang. Situations and advices for the development of chinese natural gas industry[J]. Natural Gas Industry,2009, 29(1): 8-12. (in Chinese))

[2] 謝彬,王世圣,喻西崇,等. FLNG/FLPG工程模式及其經(jīng)濟(jì)性評價[J]. 天然氣工業(yè), 2012, 32(10): 99-102. (XIE Bin, WANG Shisheng, YU Xichong, et al. Engineering mode and its economical evaluation of FLNG/FLPG[J]. Natural Gas Industry, 2012, 32(10): 99-102. (in Chinese))

[3] REGISTER L. Sloshing assessment guidance document for membrane tank LNG operations[S]. Additional Design Procedures, 2009.

[4] ABS, Guidance notes on strength assessment of membrane-type LNG containment systems under sloshing loads[S]. 2006.

[5] CCS, 薄膜型液化天然氣運輸船檢驗指南[S]. CCS指導(dǎo)性文件, 2011. (CCS, Guidelines for survey of membrane tank LNG carriers[S]. 2011. (in Chinese))

[6] 祁恩榮,龐建華,徐春,等. 薄膜型 LNG 液艙晃蕩壓力與結(jié)構(gòu)響應(yīng)試驗[J]. 艦船科學(xué)技術(shù), 2011, 33(4):17-24. (QI Enrong, PANG Jianhua, XU Chun, et al. Experimental study of sloshing pressure and structural response in membrane LNG tanks[J]. Ship Science and Technology, 2011, 33(4): 17-24. (in Chinese) )

[7] 汪雪良,顧學(xué)康,胡嘉駿,等. 大型 LNG 船液體晃蕩及其對波浪載荷影響的模型試驗研究[J]. 船舶力學(xué), 2012, 16(12): 1394-1401. (WANG Xueliang, GU Xuekang, HU Jiajun, et al. Investigation of sloshing and its effects on global responses of a large LNG carrier by experimental method[J]. Journal of Ship Mechanics, 2012, 16(12): 1394-1401. (in Chinese))

[8] 佟姝茜. 面向 FLNG 液艙設(shè)計的晃蕩荷載分析[D]. 大連:大連理工大學(xué), 2012. (TONG Zhuqian. Sloshing load analysis for FLNG tank design[D]. Dalian:Dalian University of Technology,2012. (in Chinese))

[9] LU Ye, TENG Bei, QI Enrong, et al. Structural dynamic response study of large LNG carriers under sloshing impacts in tanks[J]. Journal of Ship Mechanics, 2012 ,16(12):1427-1438.

[10] AKYILDIZ H, üNAL E. Experimental investigation of pressure distribution on a rectangular tank due to the liquid sloshing[J]. Ocean Engineering, 2005, 32(11): 1503-1516.

[11] PAL P. Sloshing of liquid in partially filled container-an experimental study[J]. International Journal of Recent Trends in Engineering, 2009, 1(6):1-5.

[12] 謝志添,楊建民,胡志強(qiáng),等. 浮式液化天然氣儲存裝置單點系泊水動力特性分析[J]. 中國海上油氣,2015,27(1):96-101. (XIE Zhitian, YANG Jianmin, HU Zhiqiang, et al. Investigation on hydrodynamic performance of an SPM FLNG[J]. China Offshore Oil and Gas, 2015, 27(1):96-101. (in Chinese))

[13] 洪亮. 基于勢流理論的船體運動與液艙晃蕩耦合的數(shù)值模擬與應(yīng)用[D]. 上海:上海交通大學(xué), 2012.( HONG Liang. Numerical simulation and application of ship motions coupled with tank sloshing based on potential flow theory[D]. Shanghai:Shanghai Jiao Tong University,2012. (in Chinese))

Research on influencing factors and safety evaluation for sloshing-induced-pressure in FLNG liquid tanks

ZHANG Dongwei1, HU Zhiqiang1, CHEN Gang2, ZHAO Jingrui3

(1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China; 3. CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China)

On purpose of mastering the variation characteristics of sloshing-induced-pressure in liquid tanks of Floating Liquid Natural Gas (FLNG), a model test with liquid tanks was fulfilled in the Deepwater Offshore Basin in Shanghai Jiao Tong University. The 6-DOF motion of FLNG and the variation data of liquid surface height were obtained. A plane liquid surface hypothesis is proposed based on the test results, and then sloshing-induced-pressure on the liquid tank bulkhead can be carried out. The influencing factors of sloshing-induced-pressure in liquid tanks are analyzed and discussed. Furthermore, the experimental data and calculated results based on CCS rules are compared to provide technical support for the structural safety evaluation induced by sloshing pressure in FLNG tanks.

FLNG; sloshing-induced-pressure; plane liquid surface hypothesis; safety evaluation; influencing factor; liqvid surface height

P751

A

10.16483/j.issn.1005-9865.2015.06.004

胡志強(qiáng),男,副教授,博士,從事船舶與海洋結(jié)構(gòu)物動力學(xué)研究。E-mail: zhqhu@sjtu.edu.cn

1005-9865(2015)06-026-09

2014-09-22

國家科學(xué)技術(shù)重大專項資助項目(2011ZX05026-006-05);國家自然科學(xué)基金重點項目(51239007)

張東偉(1990-),男,江蘇南通人,碩士,主要從事海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究。E-mail: zuoshen@sjtu.edu.cn

猜你喜歡
液艙海況液面
B型LNG液艙支座縱骨趾端處表面裂紋擴(kuò)展計算
雙輥薄帶連鑄結(jié)晶輥面對液面波動的影響
基于CFD的大型船舶液艙晃蕩研究
分子熱運動角度建立凹凸液面飽和蒸氣壓的物理圖像?
典型海況下艦載發(fā)射箱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真分析
吸管“喝”水的秘密
GY-JLY200數(shù)據(jù)記錄儀測試動液面各類情況研究
計及彈性支撐效應(yīng)的獨立液艙晃蕩數(shù)值分析研究
考慮晃蕩效應(yīng)的獨立B型LNG液艙結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化
惡劣海況下海洋石油116內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO裝配載優(yōu)化