lng船与lngfpso波浪中并靠运动响应计算分析
摘 要摘 要最近这些年，能源业的发展开始遇到了瓶颈，不久前刚刚发生了影响世界范围的石油危机。作为传统能源的煤炭和石油由于附加的环境污染问题太严重，开始不再受到以前人们那么重要的关注，煤炭和石油作为世界三大能源支柱的销量在不断降低，相反的是，天然气的产量销量却在不停上升中。这其中的原因是世界上很多国家开始重视环境问题，而作为清洁能源的天然气就这样逐渐走入历史的舞台。当我们需要把液化天然气装卸到附近的船上时，通常我们会将LNG船停靠在FPSO的附近，这导致两艘船之间的距离很小,和流体之间的干扰也庞大而复杂。这时距离太近的两艘船由于波浪间的干扰很有可能发生严重的碰撞事故,这就需要我们计算分析两艘船并靠时的运动特征。 本文的主要目的是研究液化天然气船和LNG-FPSO在波浪里并靠运动响应的计算和分析,采用三维势流的理论分析和计算方法。计算研究两艘船的并靠运动时的运动响应特性。Hydrostar软件是一个水动力分析软件，我们用它来工作时它的工作基础是基于三维势流理论的。使用Hydrostar软件构建出两艘船在海浪中并靠的运动模型后,通过改变两船并靠运动时候的吃水深度，不同的浪向角与不同海况情况下，来进行液化天然气船和LNG-FPSO运动响应预测。改变不同的工况进行运算，,从而对比分析得到两艘船的运动特性。关键词：Hydrostar； LNG与LNG-FPSO； 并靠运动目 录
第一章 绪论--------------------------------------1
1.1 本文的目的和意义--------------------------------------1
1.2 国内外研究现状----------------------------------------2
1.3 研究的主要内容----------------------------------------3
第二章 关于Hydrostar软件的基本介绍说明----------4
第三章 船舶在波浪中运动的势流理论---------------7
3.1 势流问题的基本方程和边界条件--------------------------7
3.2 无界流中物体所受的力--------
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
--------------------------------3
第二章 关于Hydrostar软件的基本介绍说明----------4
第三章 船舶在波浪中运动的势流理论---------------7
3.1 势流问题的基本方程和边界条件--------------------------7
3.2 无界流中物体所受的力----------------------------------8
3.3 附加质量及其性质--------------------------------------14
第四章 船舶耐波性概述---------------------------16
第五章 两船波浪中并靠运动响应计算分析------------18
5.1 计算条件-----------------------------------------------18
5.2 空载情况下两船并靠运动的运动响应计算-------------------18
5.3 满载情况下两船并靠运动的运动响应计算-------------------23
5.4 空载情况下两船并靠运动1m波高的运动响应计算------------29
5.5 满载情况下两船并靠运动1m波高的运动响应计算------------31
5.6 空载情况下两船并靠运动1.5m波高的运动响应计算----------34
5.7 满载情况下两船并靠运动1.5m波高的运动响应计算----------37
5.8 空载情况下两船并靠距离100m运动响应计算----------------40
结论----------------------------------------------44
致谢----------------------------------------------45
参考文献------------------------------------------46 第一章 绪论
1.1本文的目的和意义
最近这些年，能源业的发展开始遇到了瓶颈，不久前刚刚发生了影响世界范围的石油危机。作为传统能源的煤炭和石油由于附加的环境污染问题太严重，开始不再受到以前人们那么重要的关注，煤炭和石油作为世界三大能源支柱的销量在不断降低，相反的是，天然气的产量销量却在不停上升中。这其中的原因是世界上很多国家开始重视环境问题，而作为清洁能源的天然气就这样逐渐走入历史的舞台。所以现在这个时代，世界上许多国家开始大力开发生产液化天然气产业以减少能源污染问题，未来能源的发展方向必有液化天然气一席之地。而最近出现的FPSO更是为我们开发天然气能源提供了有力的条件，因此LNG-FPSO的未来前景也是一片光明的。
截止到目前为止，我们都在开发储量丰富巨大或者靠近海岸的天然气田，对远离陆地等的边际油田开发很少，而且开发方式也很落后。边际气田经常是小型或中等的气田，或者远离近海的天然气市场。因此如果我们用古老落后的传统方法来开发边际气田，成本会非常高，不能满足我们对利润的要求。
现在地球上已经被探明的气田很大一部分是边际气田。储量丰富巨大的天然气气田可供开采量在逐渐的减少，边际气田的开发在未来的发展潜力巨大。同时，我们在开采天然气的过程中还会产生许多伴生气，不但不能产生利润效益，它带来的危害也在逐渐显露出来。当今世界许多国家都开始研究解决这种伴生气危害问题的方法，让它能在开采的同时为人类所用。但是到目前为止，有的方法成本高昂，有的方法会对天然气的开采带来很大的影响，所以还没有很好的解决办法。
为了能够顺利开发海上的边际气田，同时有效的回收利用开采过程中产生的伴生气，通常使用LMG-FPSO装置。韩国的三星重工公司所研发的LNG-FPSO在2008年第一次获得订单，现在LNG-FPSO开始越来越受到能源产业内的重视[1]。因为前景光明，有许多的研究人员和组织机构都开始对LNG和LNG-FPSO项目展开开发研究。 LNG-FPSO装置可以将液化天然气的生产、储存与卸载都集中在一艘船上完成，这样不仅能够大大降低天然气的开采成本，还使得气田的开发过程更加简单方便。LNG-FPSO装置一般安装在远洋海域，远离大陆岛屿等人口聚集区，可以很大程度降低对环境的污染问题。不仅如此LNG-FPSO装置迁移运动更加方便快捷，可以多次重复利用，如果已经开采的气田枯竭之后，就可以直接将其拖至新的气田投入生产开发[2]。因此，研究LNG船与LNG-FPSO波浪中并靠运动响应计算分析有极大的意义。
1.2国内外研究现状
当我们需要把液化天然气装卸到附近的船上时，通常我们会将LNG船停靠在FPSO的附近，这导致两艘船之间的距离很小,和流体之间的干扰也庞大而复杂。流体的干扰作用会导致两船能产生吸力和相互排斥的水平漂移力，另外还有低频振荡力等，可能会使锚链系统不能正常运行作用。这时我们可以通过研究船体所受到的各种作用力预报并解决这个问题[3]。
船舶在浅水中运动的受力和载荷特性等问题引起了人们很大的关注。陈哲和谢世平研究后认为船舶在浅水中航行时可以产生浅水效应，从而影响船舶的各项工作性能[4]。贺五洲通过对 Green 函数及切片法的深入研究得到有限水深中的船舶纵向运动和波浪载荷，他的研究表明水深对船舶的工作性能有着显著的影响[5]。
Suyehiro是第一个发现了船舶会受到平均横向力的作用的人，当船舶受到规则的横浪作用并产生横摇，而且他还用实验得到了这个力的结果。在他看来这个力很可能是因为入射波反射所导致的[6]。Watanabe利用Froude-Kryioff力矩的乘积来表达规则波中的二阶横向力[7]。此后Havelock通过对纵向平均力或船舶在风浪航行中所受到的附加阻力的研究给出了一个近似的表达式，这个表达式不仅包括了Froude—Kryloff升沉力还有受到的纵摇力矩[8]。
最近几十年，有许多的研究人员通过模拟研究了两船并靠运动时的运动响应特性。Dong-qing LU等人运用三维势流理论，采用了频域分析的方法，预测与验证了两船实施并靠运动的可行性与安全性，通过实验了解了两船并靠时的运动状态在各种不同的海况下，解决了两船并靠运动时的作业可能
第一章 绪论--------------------------------------1
1.1 本文的目的和意义--------------------------------------1
1.2 国内外研究现状----------------------------------------2
1.3 研究的主要内容----------------------------------------3
第二章 关于Hydrostar软件的基本介绍说明----------4
第三章 船舶在波浪中运动的势流理论---------------7
3.1 势流问题的基本方程和边界条件--------------------------7
3.2 无界流中物体所受的力--------
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
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第二章 关于Hydrostar软件的基本介绍说明----------4
第三章 船舶在波浪中运动的势流理论---------------7
3.1 势流问题的基本方程和边界条件--------------------------7
3.2 无界流中物体所受的力----------------------------------8
3.3 附加质量及其性质--------------------------------------14
第四章 船舶耐波性概述---------------------------16
第五章 两船波浪中并靠运动响应计算分析------------18
5.1 计算条件-----------------------------------------------18
5.2 空载情况下两船并靠运动的运动响应计算-------------------18
5.3 满载情况下两船并靠运动的运动响应计算-------------------23
5.4 空载情况下两船并靠运动1m波高的运动响应计算------------29
5.5 满载情况下两船并靠运动1m波高的运动响应计算------------31
5.6 空载情况下两船并靠运动1.5m波高的运动响应计算----------34
5.7 满载情况下两船并靠运动1.5m波高的运动响应计算----------37
5.8 空载情况下两船并靠距离100m运动响应计算----------------40
结论----------------------------------------------44
致谢----------------------------------------------45
参考文献------------------------------------------46 第一章 绪论
1.1本文的目的和意义
最近这些年，能源业的发展开始遇到了瓶颈，不久前刚刚发生了影响世界范围的石油危机。作为传统能源的煤炭和石油由于附加的环境污染问题太严重，开始不再受到以前人们那么重要的关注，煤炭和石油作为世界三大能源支柱的销量在不断降低，相反的是，天然气的产量销量却在不停上升中。这其中的原因是世界上很多国家开始重视环境问题，而作为清洁能源的天然气就这样逐渐走入历史的舞台。所以现在这个时代，世界上许多国家开始大力开发生产液化天然气产业以减少能源污染问题，未来能源的发展方向必有液化天然气一席之地。而最近出现的FPSO更是为我们开发天然气能源提供了有力的条件，因此LNG-FPSO的未来前景也是一片光明的。
截止到目前为止，我们都在开发储量丰富巨大或者靠近海岸的天然气田，对远离陆地等的边际油田开发很少，而且开发方式也很落后。边际气田经常是小型或中等的气田，或者远离近海的天然气市场。因此如果我们用古老落后的传统方法来开发边际气田，成本会非常高，不能满足我们对利润的要求。
现在地球上已经被探明的气田很大一部分是边际气田。储量丰富巨大的天然气气田可供开采量在逐渐的减少，边际气田的开发在未来的发展潜力巨大。同时，我们在开采天然气的过程中还会产生许多伴生气，不但不能产生利润效益，它带来的危害也在逐渐显露出来。当今世界许多国家都开始研究解决这种伴生气危害问题的方法，让它能在开采的同时为人类所用。但是到目前为止，有的方法成本高昂，有的方法会对天然气的开采带来很大的影响，所以还没有很好的解决办法。
为了能够顺利开发海上的边际气田，同时有效的回收利用开采过程中产生的伴生气，通常使用LMG-FPSO装置。韩国的三星重工公司所研发的LNG-FPSO在2008年第一次获得订单，现在LNG-FPSO开始越来越受到能源产业内的重视[1]。因为前景光明，有许多的研究人员和组织机构都开始对LNG和LNG-FPSO项目展开开发研究。 LNG-FPSO装置可以将液化天然气的生产、储存与卸载都集中在一艘船上完成，这样不仅能够大大降低天然气的开采成本，还使得气田的开发过程更加简单方便。LNG-FPSO装置一般安装在远洋海域，远离大陆岛屿等人口聚集区，可以很大程度降低对环境的污染问题。不仅如此LNG-FPSO装置迁移运动更加方便快捷，可以多次重复利用，如果已经开采的气田枯竭之后，就可以直接将其拖至新的气田投入生产开发[2]。因此，研究LNG船与LNG-FPSO波浪中并靠运动响应计算分析有极大的意义。
1.2国内外研究现状
当我们需要把液化天然气装卸到附近的船上时，通常我们会将LNG船停靠在FPSO的附近，这导致两艘船之间的距离很小,和流体之间的干扰也庞大而复杂。流体的干扰作用会导致两船能产生吸力和相互排斥的水平漂移力，另外还有低频振荡力等，可能会使锚链系统不能正常运行作用。这时我们可以通过研究船体所受到的各种作用力预报并解决这个问题[3]。
船舶在浅水中运动的受力和载荷特性等问题引起了人们很大的关注。陈哲和谢世平研究后认为船舶在浅水中航行时可以产生浅水效应，从而影响船舶的各项工作性能[4]。贺五洲通过对 Green 函数及切片法的深入研究得到有限水深中的船舶纵向运动和波浪载荷，他的研究表明水深对船舶的工作性能有着显著的影响[5]。
Suyehiro是第一个发现了船舶会受到平均横向力的作用的人，当船舶受到规则的横浪作用并产生横摇，而且他还用实验得到了这个力的结果。在他看来这个力很可能是因为入射波反射所导致的[6]。Watanabe利用Froude-Kryioff力矩的乘积来表达规则波中的二阶横向力[7]。此后Havelock通过对纵向平均力或船舶在风浪航行中所受到的附加阻力的研究给出了一个近似的表达式，这个表达式不仅包括了Froude—Kryloff升沉力还有受到的纵摇力矩[8]。
最近几十年，有许多的研究人员通过模拟研究了两船并靠运动时的运动响应特性。Dong-qing LU等人运用三维势流理论，采用了频域分析的方法，预测与验证了两船实施并靠运动的可行性与安全性，通过实验了解了两船并靠时的运动状态在各种不同的海况下，解决了两船并靠运动时的作业可能
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