本申請涉及海洋結(jié)構(gòu)工程，尤其涉及一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析方法和裝置、電子設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，半潛式海洋平臺在復(fù)雜、惡劣的海洋環(huán)境荷載作用下會產(chǎn)生顯著運動，因此分析平臺動力響應(yīng)對平臺的設(shè)計和應(yīng)用具有重要意義。由于半潛式海洋平臺結(jié)構(gòu)和環(huán)境載荷的復(fù)雜性，使得無法通過理論分析得到半潛式海洋平臺的動力響應(yīng)，而模型試驗方法又有成本高、周期長、縮尺效應(yīng)等缺點，使得數(shù)值模擬方法成為應(yīng)用廣泛的方法。但是，數(shù)值模擬方法多采用aqwa、orcaf?l?ex等商業(yè)軟件進行數(shù)值模擬，這些軟件在半潛式海洋平臺應(yīng)用時計算精度較低且分析海況有限。并且，半潛式海洋平臺多用于深海油氣開發(fā)，使得貫穿整個海深的系泊纜長達數(shù)千米，導(dǎo)致在數(shù)值模擬過程中加入系泊纜模型時，大大增加了計算量，降低計算效率，并進一步降低了計算精度。

2、綜上，相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題有待得到改善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的主要目的在于提出一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析方法和裝置、電子設(shè)備及介質(zhì)，能夠有效提高計算精度，并適用于分析多種海況。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請實施例的一方面提出了一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析方法，所述方法包括以下步驟：

3、構(gòu)建三維數(shù)值水池；

4、根據(jù)所述半潛式海洋平臺的實際尺寸構(gòu)建半潛式海洋平臺模型；

5、根據(jù)所述三維數(shù)值水池和所述半潛式海洋平臺模型構(gòu)建所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型；

6、根據(jù)動網(wǎng)格算法對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行實時更新，得到所述半潛式海洋平臺模型的實時邊界位置；

7、根據(jù)系泊纜的剛度和所述實時邊界位置模擬所述半潛式海洋平臺的實時系泊力；

8、獲取所述半潛式海洋平臺對應(yīng)海域的實時海況數(shù)據(jù)；

9、根據(jù)所述實時系泊力、所述實時海況數(shù)據(jù)和所述數(shù)值水池計算模型計算得到所述半潛式海洋平臺的動力響應(yīng)結(jié)果。

10、在一些實施例中，所述構(gòu)建三維數(shù)值水池，包括：

11、根據(jù)流體體積模型、湍流模型、速度邊界造波法和阻尼消波法構(gòu)建所述三維數(shù)值水池；

12、其中，所述流體體積模型用于模擬交界面；所述湍流模型用于模擬湍流；所述速度邊界造波法用于造波；所述阻尼消波法用于消波。

13、在一些實施例中，所述三維數(shù)值水池的時均連續(xù)性方程如下：

14、

15、所述三維數(shù)值水池的動量方程如下：

16、

17、其中，ui和uj分別為流體在xi、xj方向上的速度分量；ρ為流體密度；p為壓強；t為時間；μ為流體的分子黏性系數(shù)；為雷諾應(yīng)力；fi為xi方向上的體積力。

18、在一些實施例中，所述流體體積模型通過體積分數(shù)函數(shù)確定所述交界面；當(dāng)所述交界面包括氣液兩相時，所述體積分數(shù)函數(shù)滿足如下公式：

19、

20、其中，aq為第q相流體的體積分數(shù)函數(shù)，q＝1,2；v為流體速度矢量；t為時間；為散度算子。

21、在一些實施例中，所述根據(jù)動網(wǎng)格算法對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行實時更新，得到所述半潛式海洋平臺模型的實時邊界位置，包括：

22、對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行網(wǎng)格劃分；

23、根據(jù)所述半潛式海洋平臺的實時位置對劃分的網(wǎng)格進行更新。

24、在一些實施例中，所述對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行網(wǎng)格劃分，包括：

25、采用六面體網(wǎng)格對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行網(wǎng)格劃分。

26、在一些實施例中，所述根據(jù)系泊纜的剛度和所述實時邊界位置模擬所述半潛式海洋平臺的實時系泊力，包括：

27、根據(jù)系泊纜的材料屬性計算所述系泊纜的剛度；

28、根據(jù)所述系泊纜的剛度和所述實時邊界位置對所述半潛式海洋平臺模型進行邊界面和面內(nèi)節(jié)點循環(huán)檢測，得到所述半潛式海洋平臺模型的四個邊角位置；

29、在所述四個邊角位置加載所述半潛式海洋平臺的實時系泊力。

30、為實現(xiàn)上述目的，本申請實施例的另一方面提出了一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析裝置，所述裝置包括：

31、第一模塊，用于構(gòu)建三維數(shù)值水池；

32、第二模塊，用于根據(jù)所述半潛式海洋平臺的實際尺寸構(gòu)建半潛式海洋平臺模型；

33、第三模塊，用于根據(jù)所述三維數(shù)值水池和所述半潛式海洋平臺模型構(gòu)建所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型；

34、第四模塊，用于根據(jù)動網(wǎng)格算法對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行實時更新，得到所述半潛式海洋平臺模型的實時邊界位置；

35、第五模塊，用于根據(jù)系泊纜的剛度和所述實時邊界位置模擬所述半潛式海洋平臺的實時系泊力；

36、第六模塊，用于獲取所述半潛式海洋平臺對應(yīng)海域的實時海況數(shù)據(jù)；

37、第七模塊，用于根據(jù)所述實時系泊力、所述實時海況數(shù)據(jù)和所述數(shù)值水池計算模型計算得到所述半潛式海洋平臺的動力響應(yīng)結(jié)果。

38、為實現(xiàn)上述目的，本申請實施例的另一方面提出了一種電子設(shè)備，包括：

39、至少一個處理器；

40、至少一個存儲器，用于存儲至少一個程序；

41、當(dāng)所述至少一個程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，使得所述至少一個處理器實現(xiàn)上述的方法。

42、為實現(xiàn)上述目的，本申請實施例的另一方面提出了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的方法。

43、本申請實施例至少包括以下有益效果：本申請?zhí)峁┮环N半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析方法和裝置、電子設(shè)備及介質(zhì),該方案通過構(gòu)建三維數(shù)值水池以及根據(jù)半潛式海洋平臺的實際尺寸構(gòu)建半潛式海洋平臺模型后，根據(jù)三維數(shù)值水池和半潛式海洋平臺模型構(gòu)建半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型，接著根據(jù)動網(wǎng)格算法對半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行實時更新，得到半潛式海洋平臺模型的實時邊界位置，根據(jù)系泊纜的剛度和實時邊界位置模擬半潛式海洋平臺的實時系泊力，從而可以提高計算精度和計算效率，然后在獲取半潛式海洋平臺對應(yīng)海域的實時海況數(shù)據(jù)后，根據(jù)實時系泊力、實時海況數(shù)據(jù)和數(shù)值水池計算模型計算得到半潛式海洋平臺的動力響應(yīng)結(jié)果，從而可以有效分析多種海況對應(yīng)的半潛式海洋平臺的動力響應(yīng)。

技術(shù)特征：

1.一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建三維數(shù)值水池，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述三維數(shù)值水池的時均連續(xù)性方程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述流體體積模型通過體積分數(shù)函數(shù)確定所述交界面；當(dāng)所述交界面包括氣液兩相時，所述體積分數(shù)函數(shù)滿足如下公式：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)動網(wǎng)格算法對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行實時更新，得到所述半潛式海洋平臺模型的實時邊界位置，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對所述半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行網(wǎng)格劃分，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)系泊纜的剛度和所述實時邊界位置模擬所述半潛式海洋平臺的實時系泊力，包括：

8.一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析裝置，其特征在于，所述裝置包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種半潛式海洋平臺的響應(yīng)分析方法和裝置、電子設(shè)備及介質(zhì)，可應(yīng)用于海洋結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。本申請通過構(gòu)建三維數(shù)值水池以及根據(jù)半潛式海洋平臺的實際尺寸構(gòu)建半潛式海洋平臺模型后，根據(jù)三維數(shù)值水池和半潛式海洋平臺模型構(gòu)建半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型，接著根據(jù)動網(wǎng)格算法對半潛式海洋平臺的數(shù)值水池計算模型中的流體域進行實時更新，得到半潛式海洋平臺模型的實時邊界位置，根據(jù)系泊纜的剛度和實時邊界位置模擬半潛式海洋平臺的實時系泊力，從而可以提高計算精度和計算效率，然后根據(jù)實時系泊力、實時海況數(shù)據(jù)和數(shù)值水池計算模型計算得到半潛式海洋平臺的動力響應(yīng)結(jié)果，有效分析多種海況下的半潛式海洋平臺動力響應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉暉,劉世幸,郭佳凡,巴寧,雷宇威,王雪亮,吉柏鋒
受保護的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)三亞科教創(chuàng)新園
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6