FSRU碼頭系泊模型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

周宏康，李 欣，楊建民，羅 勇

(上海交通大學(xué) 海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 200240)

FSRU碼頭系泊模型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

周宏康，李 欣，楊建民，羅 勇

(上海交通大學(xué) 海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 200240)

FSRU在惡劣環(huán)境條件下的作業(yè)和安全?？啃阅芘c系泊纜張力、靠墊擠壓應(yīng)力、船體6自由度運(yùn)動(dòng)等參數(shù)有關(guān)。針對(duì)FSRU碼頭處海洋環(huán)境條件，進(jìn)行FSRU不同裝載狀況的模型實(shí)驗(yàn)，獲得FSRU的6自由度運(yùn)動(dòng)及其系泊載荷的動(dòng)力特性。基于三維輻射和繞射理論，使用Sesam軟件進(jìn)行頻域計(jì)算，以此為基礎(chǔ)在相應(yīng)海洋環(huán)境條件下進(jìn)行時(shí)域耦合分析，獲得FSRU 6自由度運(yùn)動(dòng)、系泊載荷、靠墊應(yīng)力等參數(shù)的響應(yīng)時(shí)歷。結(jié)果表明：30%裝載、橫浪條件下FSRU的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)最大，系泊纜張力未達(dá)到破斷值，靠墊壓力超過其壓縮60%時(shí)的載荷；模型實(shí)驗(yàn)對(duì)FSRU運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和系泊纜張力的預(yù)測(cè)結(jié)果可信，靠墊受力情況需要數(shù)值仿真進(jìn)行輔助研究。

FSRU；碼頭系泊；6自由度運(yùn)動(dòng)；系泊載荷；靠墊應(yīng)力

Abstract: The operation and safety performance of FSRU mooring to dock in harsh conditions is tightly related to the mooring line tension, fender extrusion stress and motion of response, etc. The FSRU model tests of different loading conditions were conducted, and the six degrees of freedom motion responses, dynamic mooring loads were obtained. Based on the three-dimensional radiation and diffraction theory, Sesam software was used for frequency domain calculation of FSRU. Then the result was utilized to set up a time domain coupling procedure under the corresponding marine environment. The 6DOF motion, mooring line tension and fender extrusion stress were acquired. Results show that the motion of FSRU achieves the maximum value when it is 30% loaded in beam wave. The mooring tension fracture has not gone beyond, but the extrusion stress of fenders exceeds the value of maximum 60% deflection. It is more reliable to predict FSRU motion response and mooring force by model test, but the numerical simulation is still an important auxiliary method to investigate fender pressure.

Keywords: FSRU; mooring to dock; 6DOF motion; mooring line tension; fender extrusion stress

天然氣作為一種安全高熱清潔能源，在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型等方面有著巨大作用。由于國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量不足，每年我國(guó)大量進(jìn)口天然氣，通過LNG運(yùn)輸船將超低溫液化天然氣運(yùn)回國(guó)內(nèi)。LNG-FSRU是天然氣的海上浮式儲(chǔ)存和再氣化裝置(floating storage and regasification unit,簡(jiǎn)稱FSRU)，主要功能是接收、儲(chǔ)存和再氣化LNG，將氣化天然氣通過海底管線輸送上岸，為電廠和普通用戶供氣[1]。自2005年來，全球數(shù)個(gè)城市(包括中國(guó)天津市)已有LNG-FSRU建成使用,目前運(yùn)營(yíng)良好。與傳統(tǒng)陸地LNG接收站相比，F(xiàn)SRU具有投資小、建設(shè)周期短、靈活性高、適應(yīng)大型城市天然氣供給等優(yōu)點(diǎn)[2]。

正常狀況下，F(xiàn)SRU由系泊系統(tǒng)與碼頭相連，進(jìn)行LNG的儲(chǔ)存、再氣化和輸出工作；卸料時(shí)，F(xiàn)SRU與LNG并聯(lián)連接，通過卸料臂或者卸料軟管將LNG接收卸載[3]。某些海況下，F(xiàn)SRU單獨(dú)系泊的作業(yè)和安全性能受其水動(dòng)力性能影響較大。因此對(duì)FSRU及其系泊系統(tǒng)進(jìn)行惡劣環(huán)境條件下的水動(dòng)力耦合分析，對(duì)FSRU的設(shè)計(jì)工作具有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于FSRU碼頭系泊的研究成果尚不多見。Cho等[4-5]通過模型實(shí)驗(yàn)和水動(dòng)力耦合模擬研究了FSRU與LNG船旁靠時(shí)液體晃蕩帶來的影響；Kim等[6]作了FSRU系泊系統(tǒng)的疲勞壽命分析；江濤等[7]作了FSRU的碼頭系泊系統(tǒng)的多方案對(duì)比研究；趙文華[8]通過模型實(shí)驗(yàn)研究了雙船旁靠時(shí)的船體水動(dòng)力性能。

本文研究了某正進(jìn)行設(shè)計(jì)的一艘FSRU的碼頭系泊情況，通過模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法，取得了一定成果。

1 模型實(shí)驗(yàn)

1.1相似法則

海洋結(jié)構(gòu)物在波浪中運(yùn)動(dòng)的相似問題，通常忽略黏性影響，保持模型與實(shí)體之間傅汝德數(shù)和斯特勞哈爾數(shù)相等，即滿足重力相似和慣性相似,以及運(yùn)動(dòng)和受力的周期性相似：

式中:V、L、T分別為速度、特征線尺度及主要周期，下標(biāo)m及s 分別表示模型和實(shí)體。根據(jù)上述相似法則，模型與實(shí)型各種物理量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如表1所示，表中為模型線性縮尺比。表中γ為水密度修正系數(shù)，等于海水與淡水密度之比，此處取1.025。 結(jié)合FSRU主尺度和海洋工程水池實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，選定所用模型與實(shí)際FSRU船舶和碼頭之間縮尺比λ=1∶64。

表1 模型與實(shí)船各種物理量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系Tab. 1 Transformation relationship between prototype and its model

1.2FSRU模型制作

FSRU模型根據(jù)給定型線圖加工而成，主體材料為木質(zhì)，外敷玻璃鋼，液艙材料為有機(jī)玻璃，模型水線面以下部分的加工誤差不超過1 mm，吃水誤差不超過1 mm，滿足ITTC規(guī)定。表2為FSRU實(shí)船與模型主尺度。

表2 FSRU主尺度及主要參數(shù)Tab. 2 Main parameters of FSRU

1.3海洋環(huán)境條件

FSRU碼頭處的風(fēng)浪流等環(huán)境條件采用給定的該地一年一遇海況并結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范得到的風(fēng)浪流條件。海洋環(huán)境主要參數(shù)如表3所示，其中風(fēng)向?yàn)?0°，流方向?yàn)?5°，波浪為JONSWAP譜，譜形參數(shù)3.3。

表3 海洋環(huán)境參數(shù)Tab. 3 Parameters of ocean environment

1.4系泊系統(tǒng)

系泊系統(tǒng)由8組系泊纜繩和4個(gè)橡膠靠墊組成，每組系泊纜由3根破斷強(qiáng)度為177 Mt的纜繩組成，圖1為系泊方案。從船首到船尾，系泊纜分別編號(hào)為1-8號(hào)，靠墊分別編號(hào)為1-4號(hào)。考慮到LNG-FSRU與碼頭之間同組的3根系泊纜角度相近、長(zhǎng)度和軸向剛度相同，因此可以將每組系泊纜簡(jiǎn)化為1根。實(shí)驗(yàn)使用非線性彈簧串聯(lián)組合對(duì)系泊纜進(jìn)行模擬，圖2是系泊纜繩的力學(xué)性能曲線(含單根系泊纜和3根系泊纜等效系泊纜)；使用非線性彈簧并聯(lián)組合來模擬靠墊，圖3是靠墊的力學(xué)性能曲線。

圖1 FSRU系泊方案Fig. 1 Mooring system of FSRU

圖2 系泊纜繩力學(xué)性能曲線Fig. 2 Force elongation characteristics of mooring line

圖3 靠墊力學(xué)性能曲線Fig. 3 Force elongation characteristics of fender

1.5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

模型實(shí)驗(yàn)在海洋工程水池完成，水池的主要尺度為50 m×30 m×6 m(長(zhǎng)×寬×深)，可以模擬風(fēng)、浪、流各種海洋環(huán)境條件并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求改變水深。本文使用碼頭為高樁碼頭，上部高出水面，下部為金屬網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，波浪和水流可在碼頭平面以下通過，因此可以忽略波浪反射。實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了靜水衰減實(shí)驗(yàn)、白噪聲實(shí)驗(yàn)和風(fēng)浪流聯(lián)合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)工況為0°、45°、90°、135°和180°浪向和壓載、10%裝載、30%裝載、50%裝載、70%裝載和滿載的正交組合。FSRU壓載和FSRU滿載時(shí)采用固體代替液體進(jìn)行裝載，裝載為10%、30%、50%、70%時(shí)采用淡水代替LNG進(jìn)行裝載。由于LNG密度與水密度相差較大，在30%、50%、70%裝載時(shí)，對(duì)液艙進(jìn)行內(nèi)部墊高處理，在保證重量、重心、慣性半徑等參數(shù)不變的前提下，滿足實(shí)驗(yàn)和實(shí)際液面高度對(duì)應(yīng)。實(shí)驗(yàn)的主要測(cè)量?jī)?nèi)容包括FSRU在各工況下運(yùn)動(dòng)固有周期及無因次阻尼系數(shù)、運(yùn)動(dòng)幅值響應(yīng)算子(RAO)、系泊纜張力、靠墊壓力等。

2 數(shù)值分析

2.1理論基礎(chǔ)和軟件介紹

結(jié)構(gòu)物在波浪上的諧振運(yùn)動(dòng)方程可以表示為：

M=m+A(ω)

根據(jù)頻域計(jì)算中求得的結(jié)構(gòu)物在各頻率、各方向的水動(dòng)力參數(shù)，以及給定的風(fēng)浪流等環(huán)境載荷，應(yīng)用Cummins脈沖理論，即可進(jìn)行時(shí)域分析。變換式(2)中微分方程的形式為：

將式(3)寫成頻域形式，利用傅里葉變換，得到時(shí)域中的結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)方程：

式中:h(t-τ)為結(jié)構(gòu)物時(shí)延函數(shù)[10]，軟件里通常由頻域決定的阻尼計(jì)算得出。

目前，DNV GL開發(fā)的大型軟件Sesam具備對(duì)海上結(jié)構(gòu)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和流體動(dòng)力分析的能力，分析結(jié)果可信度較高。DNV GL將眾多功能模塊如Patran-Pre、Wadam、Wasim、Simo、Postresp、Riflex等整合為三個(gè)大型模塊GeniE、HydroD和DeepC，分別負(fù)責(zé)前處理、水動(dòng)力分析和系泊耦合計(jì)算[11]。近年來又在Simo和Riflex基礎(chǔ)上推出和更新圖形化前/后處理軟件Sima，可進(jìn)行海洋工程仿真計(jì)算，包括可行性評(píng)價(jià)、區(qū)別工程挑戰(zhàn)、實(shí)際工程準(zhǔn)備、跨學(xué)科交互等功能。使用GeniE模塊進(jìn)行三維有限元建模，使用HydroD模塊進(jìn)行水動(dòng)力性能計(jì)算，使用Sima模塊進(jìn)行時(shí)域耦合分析，計(jì)算中忽略碼頭對(duì)FSRU水動(dòng)力的影響。

2.2建立模型、計(jì)算

使用GeniE軟件建立FSRU的水動(dòng)力模型。根據(jù)型線建立FSRU表面模型，將船體外表面和液艙內(nèi)表面作為濕表面，生成面單元模型(Panel Model)和結(jié)構(gòu)模型(Structure Model)。圖4為FSRU的濕表面模型圖。

圖4 FSRU面單元模Fig. 4 Panel model of FSRU

將Panel Model和Structure Model導(dǎo)入HydroD，設(shè)置環(huán)境參數(shù)，在指定頻域(0～3 rad/s，步長(zhǎng)0.05 rad/s)及浪向區(qū)間(0°～360°，步長(zhǎng)15°)內(nèi)進(jìn)行頻域計(jì)算，得到船舶在單位波浪下的RAO、附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)等。由于Sima與HydroD軟件接口問題，帶液艙的模型只能使用準(zhǔn)靜態(tài)法進(jìn)行計(jì)算。以頻域計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)范計(jì)算得到風(fēng)力作為定常外力，以靠墊壓縮60%為限制，使用Sima計(jì)算出系泊FSRU在風(fēng)浪流共同作用下的時(shí)域響應(yīng)，導(dǎo)出六自由度運(yùn)動(dòng)、系泊力和靠墊力的時(shí)歷曲線作為計(jì)算結(jié)果。

3 結(jié)果對(duì)比與分析

3.1固有周期對(duì)比

表3為FSRU固有周期實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較。以下數(shù)據(jù)Exp代表實(shí)驗(yàn)，Num代表數(shù)值模擬，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均已按縮尺比1∶64換算為實(shí)型數(shù)據(jù)。從表3可見，隨著液體裝載量的增多，實(shí)驗(yàn)和模擬得到的固有周期呈現(xiàn)差異，差值先增大后減小，橫搖周期在50%裝載時(shí)相差8.3%，縱搖周期在30%裝載時(shí)相差8.2%，達(dá)到最大。這種差異表明，液艙晃蕩對(duì)船舶固有周期影響較大，給準(zhǔn)靜態(tài)法計(jì)算帶液艙船舶水動(dòng)力性能帶來消極影響。參與晃蕩的液體質(zhì)量在總質(zhì)量中所占的比例越大，這種影響越明顯。

表3 固有周期結(jié)果比較

3.2統(tǒng)計(jì)值對(duì)比

由表3可以看出,序列長(zhǎng)度為L(zhǎng)的“0”串和“1”串個(gè)數(shù)大致相等,且占整個(gè)二進(jìn)制序列總游程個(gè)數(shù)的1/2L,滿足Golomb偽隨機(jī)假設(shè)的第二條件。

不規(guī)則波實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)工況采樣時(shí)間大于22.5 min，對(duì)應(yīng)實(shí)際時(shí)間3 h。使用Sima計(jì)算時(shí)，時(shí)間步長(zhǎng)為0.1 s，計(jì)算時(shí)間為10 800 s。表4為系泊力和靠墊力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較。圖5橫浪條件下實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較。由表4、圖5分析可知：

1)橫浪條件下，系泊纜和靠墊最大受力遠(yuǎn)大于其他角度的最大受力；系泊纜最大拉力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果吻合良好，靠墊最大壓力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果有較大差距。

2)實(shí)驗(yàn)中系泊纜最大張力出現(xiàn)在30%裝載、橫浪情況下，最大值為6號(hào)系泊纜的298.2 Mt；數(shù)值計(jì)算中系泊纜最大張力同樣出現(xiàn)在30%裝載、橫浪情況下，為3號(hào)系泊纜的268.2 Mt。

3)實(shí)驗(yàn)中系泊纜張力達(dá)到最大值，即6號(hào)的298.2 Mt時(shí)，實(shí)際平均每根系泊纜上的載荷為99.41 Mt，小于系泊纜的破斷強(qiáng)度177 Mt，因此可以認(rèn)為在一年一遇波浪條件下，碼頭系泊中的纜繩不會(huì)出現(xiàn)破斷。

4)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的靠墊最大壓力同樣在30%裝載、橫浪情況下。實(shí)驗(yàn)中靠墊最大壓力為1 843.8 Mt，而數(shù)值模擬中靠墊最大壓力僅為711.5 Mt，但都大于靠墊壓縮60%時(shí)的反力567.6 Mt。這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中，雖然為防止充當(dāng)靠墊的彈簧和壓力傳感器被撞壞而設(shè)計(jì)了限位裝置，超過限位后由限位裝置和彈簧共同承擔(dān)靠墊力，但橫浪下船舶橫搖、橫蕩運(yùn)動(dòng)很大，在與碼頭撞擊時(shí)對(duì)壓力傳感器的瞬時(shí)壓力仍會(huì)很大。數(shù)值計(jì)算中，通過兩個(gè)并聯(lián)靠墊來模擬真實(shí)靠墊，一旦第一個(gè)靠墊壓縮超60%的限度，充當(dāng)限位作用的第二個(gè)靠墊將會(huì)給予船舶極大的反力，這時(shí)兩者共同承擔(dān)靠墊力。這個(gè)711.5 Mt的最大值即是充當(dāng)應(yīng)力檢測(cè)作用的第一個(gè)靠墊的值，因而有所失真。這同時(shí)也是靠墊最大受力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果有較大差距的主要原因之一。實(shí)際情況下，靠墊的壓力將大于實(shí)驗(yàn)中靠墊最大壓力1 843.8 Mt。為防止碼頭、船體或者靠墊被撞壞，需考慮增加靠墊數(shù)量來分擔(dān)靠墊壓力。

圖5 橫浪條件下實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig. 5 Comparison of force results in beam sea

波浪方向/(°)載況系泊力(Exp)/Mt系泊力(Num)/Mt靠墊力(Exp)/Mt靠墊力(Num)/Mt編號(hào)最大拉力編號(hào)最大拉力編號(hào)最大壓力編號(hào)最大壓力04590135180壓載572．0559．81163．41135．0577．1668．84450．44380．76151．06127．21596．14625．3687．1695．21571．91617．4572．6458．74169．54132．90459013518010%裝載566．1557．64155．44128．0578．7561．51307．91360．36132．26132．331619．04652．3688．8471．811175．61439．5568．5461．34182．21128．00459013518030%裝載575．2558．51171．91129．2580．2561．21352．61392．96298．23268．241843．81711．5680．5667．61708．41468．5670．1458．53102．84127．70459013518050%裝載579．1558．52109．11129．2577．3367．24333．44461．33141．06133．241447．74662．5686．6673．84746．24514．3562．2457．83118．14129．10459013518070%裝載577．0556．92109．01133．1580．1570．54281．71503．03143．16114．02566．74683．1371．7367．81446．21511．0562．3458．01101．63131．604590135180滿載591．0556．51161．11125．4577．5568．44472．51423．46126．26127．74634．14675．3598．0474．14491．41546．2371．0457．94160．62130．9

3.3譜分析結(jié)果對(duì)比

對(duì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬得到的船舶運(yùn)動(dòng)、系泊纜拉力和靠墊壓力的時(shí)歷數(shù)據(jù)使用FFT法進(jìn)行譜分析，得到FSRU碼頭系泊系統(tǒng)各參數(shù)的響應(yīng)譜。圖6為FSRU橫蕩、橫搖、垂蕩三個(gè)自由度上的響應(yīng)譜。由圖6可見，實(shí)驗(yàn)和數(shù)值得到的橫蕩和橫搖響應(yīng)譜吻合較好，而數(shù)值模擬的垂蕩響應(yīng)比實(shí)驗(yàn)小了一半。結(jié)合表4，在裝載30%橫浪時(shí)，數(shù)值計(jì)算結(jié)果比模型實(shí)驗(yàn)偏小，一個(gè)直接原因就是數(shù)值模擬的垂蕩響應(yīng)比實(shí)驗(yàn)偏小。本實(shí)驗(yàn)所用船模較大(船模長(zhǎng)度大于水池寬度的1/6)，船底與池底之間水層較薄(約為0.3 m)，尺度效應(yīng)對(duì)垂蕩影響明顯。船舶作垂蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)池底水層受到擠壓造成垂蕩興波增大，垂蕩興波經(jīng)池壁反射與入射波疊加，造成垂蕩的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果相差較大。

圖6 FSRU 橫蕩、橫搖、垂蕩的響應(yīng)譜Fig. 6 Response spectra of sway, roll, heave

由表4知，橫浪情況下最大系泊力多出現(xiàn)在3號(hào)、6號(hào)系泊纜上，最大靠墊力多出現(xiàn)在1號(hào)、4號(hào)靠墊上。圖7～圖9分別為3號(hào)、6號(hào)系泊力和4號(hào)靠墊力的譜分析結(jié)果。分析圖7、圖8和圖9可見，兩種方法得到的系泊系統(tǒng)各力的響應(yīng)譜基本吻合。系泊系統(tǒng)各力的響應(yīng)明顯分為低頻響應(yīng)和高頻響應(yīng)。低頻運(yùn)動(dòng)即是大幅度、長(zhǎng)周期的慢漂運(yùn)動(dòng)，響應(yīng)幅值較大；高頻運(yùn)動(dòng)即在低頻運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上所做的小幅振動(dòng)，幅值較小。結(jié)合圖5分析可知，系泊力的低頻響應(yīng)峰值出現(xiàn)在縱蕩低頻周期ω=0. 13 rad /s附近；高頻響應(yīng)峰值出現(xiàn)在ω=0. 65 rad /s附近頻率范圍內(nèi)，小于低頻峰值。

圖7 3號(hào)系泊力響應(yīng)譜Fig. 7 Response spectra of mooring force on line 3

圖8 6號(hào)系泊力響應(yīng)譜Fig. 8 Response spectra of mooring force on line 6

圖9 4號(hào)靠墊力響應(yīng)譜Fig. 9 Response spectra of fender 4 force

圖7中10%、30%、50%、滿載裝載下的Line3和圖8中10%、50%、70%裝載下的Line6數(shù)值計(jì)算的高頻響應(yīng)比模型實(shí)驗(yàn)的高頻響應(yīng)偏小，并且高頻峰值對(duì)應(yīng)頻率有所偏差。結(jié)合表3和圖6可以得到兩條造成這種結(jié)果的主要原因。首先，準(zhǔn)靜態(tài)法計(jì)算結(jié)果未能很好地反映液艙晃蕩對(duì)FSRU固有周期和共振幅值的影響，進(jìn)而為下一步時(shí)域耦合計(jì)算帶來誤差；其次，受尺度效應(yīng)影響，數(shù)值模擬得到的垂蕩響應(yīng)較小，因此系泊纜形變較小，系泊纜最大拉力響應(yīng)值也隨之偏小。

4 結(jié) 語

通過模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法對(duì)一艘正在設(shè)計(jì)的FSRU船進(jìn)行了碼頭系泊研究，對(duì)比兩種方法的結(jié)果得到了以下結(jié)論：

1)準(zhǔn)靜態(tài)法計(jì)算帶液艙船舶的水動(dòng)力參數(shù)時(shí)，液艙晃蕩對(duì)其計(jì)算準(zhǔn)確性帶來一定消極影響。參與晃蕩的液體質(zhì)量在總質(zhì)量中所占的比例越大，這種影響越明顯。

2)模型實(shí)驗(yàn)的方法能夠很好地模擬船舶六自由度運(yùn)動(dòng)、系泊纜拉力和靠墊壓力，數(shù)值模擬的方法是對(duì)模型實(shí)驗(yàn)的良好補(bǔ)充和驗(yàn)證。當(dāng)靠墊壓力大于極限壓力時(shí)，模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法得到的壓力值會(huì)偏小失真。

3)在30%裝載且橫浪的環(huán)境條件下， FSRU船系泊纜拉力、靠墊壓力達(dá)到最大，系泊纜未達(dá)到破斷極限，而靠墊壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其承壓極限。其余環(huán)境條件下，系泊纜所受載荷較小，但靠墊壓力仍有超過承壓極限的危險(xiǎn)。

4)對(duì)于船底水隙較小且船模較大的模型實(shí)驗(yàn)，需要注意尺度效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

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Experimental and numerical researches for a dock mooring FSRU

ZHOU Hongkang, LI Xin, YANG Jianmin, LUO Yong

(State Key Laboratory of Ocean Engineering, Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration, Shanghai 200240, China)

P751

A

10.16483/j.issn.1005-9865.2017.01.002

1005-9865(2017)01-0012-09

2016-01-12

工信部《浮式液化天然氣儲(chǔ)存及再氣化裝置(LNG-FSRU)總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究》資助項(xiàng)目

周宏康(1990-)，男，河南駐馬店人，碩士研究生，主要從事浮托安裝實(shí)測(cè)系統(tǒng)和海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能方面研究。 E-mail：zhhkang@sjtu.edu.cn