恶劣海况下浮式平台的运动与波面变化会导致气隙值的变化,负气隙可能会导致平台结构的破坏,甚至人员伤亡。与此同时,浮式平台气隙变化对锚泊系统参数、定位方式以及作业水深的差异非常敏感。本文对浮式平台的气隙运动特性进行了研究,针对锚泊系统参数、定位方式以及作业水深差异对平台气隙的产生机理及其影响特性进行了深入探索和分析。主要包括以下几个方面:1、基于Morison公式计算平台横撑、斜撑等构件的波浪载荷,基于三维势流理论对平台立柱、浮箱等大型结构进行辐射、绕射分析,并考虑浮箱与立柱间的互相作用,对平台水动力性能进行研究。以一典型浮式半潜平台为例,计算了频域内平台的水动力系数及运动响应传递函数,分析了平台在恶劣海况下的运动响应,并在时域内对平台关注点气隙运动特性进行分析和预报,为后续研究奠定了基础。2、改进了现有的深水浮式平台及其定位系统耦合分析技术,拓展了试验与数值相结合的平台模型重构与外推的时域全耦合分析方法。由于试验很难同时有效地模拟平台所受的风浪流载荷,平台的锚链长度随着服役水深的增加发生变化,全尺寸模拟很难实现,而缩尺比试验又无法保证计算的精确性。本文改进了现有的平台耦合分析技术,发展了基于试验结果修正数值模型水动力参数以及风流载荷系数的平台气隙响应时域全耦合分析方法,有效地实现了平台的数值模型的重构与外推。并以一典型平台为例,考虑风浪流参数以及全尺寸锚泊系统的影响进行数值模拟,验证了该分析方法的可行性。3、就锚泊参数对浮式平台气隙的形成进行了机理性研究。通过对锚泊参数改变导致的平台系泊系统刚度和系泊力变化特性进行分析,研究了平台运动响应对气隙的影响,揭示了锚泊参数变化对气隙影响的内在机理;采用试验与数值相结合的平台模型重构与外推的时域全耦合分析方法,研究了不同锚泊参数对平台气隙影响的敏感性,探索了锚泊参数对平台气隙的影响规律。在平台设计中,锚泊参数的影响不能忽略,研究结论对于浮式平台锚泊系统的设计具有重要参考价值。4、针对不同定位方式对浮式半潜平台气隙影响的敏感性进行研究。现有的半潜式平台有多种定位方式,本文基于锚泊与动力辅助锚泊(ATA)两种定位方式,选取了 12组典型计算工况,考虑到时域模拟波浪的不稳定性,每组工况又选取了 10种不同随机波浪海况作为子工况,就不同定位方式对平台气隙影响的敏感性进行了分析,计算了不同定位方式下平台关注点的砰击次数以及气隙的变化幅值,探索了其对气隙的影响规律;深入研究了定位方式差异对平台系泊力的影响特性,揭示其对气隙的影响机理。研究结果表明不同定位方式对平台气隙影响显著,平台定位方式是平台设计过程中必须重点考虑的影响因素之一。5、探索了水深对浮式平台气隙的影响机理,就水深对平台气隙影响的敏感性进行研究。由于半潜平台作业水深范围很广,平台系泊系统的刚度随作业水深变化而发生改变,进而导致平台气隙值的变化。本文选取了 12组典型工况,就作业水深对平台气隙影响的敏感性进行了分析,计算了不同作业水深下平台关注点的砰击次数以及气隙的变化幅值,探索了其对气隙的影响规律;就作业水深对平台系泊系统刚度、系泊力的影响特性进行了深入探索和分析,揭示了其对气隙的影响机理。研究结果表明,在平台设计过程中应充分考虑作业水深的影响。本文研究结果对浮式半潜平台的设计具有一定的理论意义和工程参考价值。