张力腿平台非线性振动方程及其有限振幅数值解

本文主要探讨了张力腿平台（TLP）在波浪作用下进行有限振幅运动时的动力学特性。研究指出，TLP在受到惯性力、粘性力和浮力等载荷时，这些载荷不仅是波浪场的函数，而且与平台的瞬时响应密切相关，呈现非线性特征。特别是张力腿的拉力，会随着各个自由度的位移变化而变化，形成复杂的非线性关系。 为了准确分析TLP的受力情况，研究者强调了考虑平台的瞬时加速度、速度和位移的重要性。在每个瞬时位置，通过建立运动方程，推导出了TLP在发生有限振幅运动时的外力计算公式。进而构建了一套6自由度有限振幅运动的非线性控制方程，充分考虑了由于6个自由度有限位移引发的非线性因素，如自由度间的耦合、瞬时湿表面效应以及瞬时位置等。此外，还涵盖了由自由表面效应和粘性力等引起的非线性影响。 研究采用数值方法来求解这些非线性运动方程，以处理复杂动态行为。通过以典型平台ISSC TLP为例，进行了数值分析，得到了该平台在规则波作用下的6自由度运动响应。与线性范围内的解进行比较，结果显示考虑非线性因素后的响应有了显著的变化，验证了模型的有效性。 本文的关键点在于深入理解TLP在深海环境中受到的非线性动力学挑战，这对于优化平台设计、提高其在恶劣海况下的稳定性和安全性至关重要。随着我国对海洋油气资源需求的增长，特别是深海开发的迫切性，研究张力腿平台的动态行为具有重要的实际意义和战略价值。