15万吨级FPSO风载荷及遮蔽效应数值模拟研究

唐 坤, 曹洪建, 陈国建

(1. 中海石油(中国)有限公司深圳分公司,深圳 518067; 2. 必维船级社(中国)有限公司，上海 200011)

0 引 言

浮式生产储油平台(floating liquefied natural gas system, FPSO)是海上石油生产的重要浮式设施。它们通常采用单点锚泊系统或者散布式锚泊系统定位于海上，需要在百年一遇的海况中生存，在十年一遇的海况中作业，在特定海况中拖航。因此，环境载荷的影响对于FPSO生存、运营和拖航的安全以及经济性至关重要。在环境载荷中，风载荷不仅影响FPSO的倾覆性能，还影响FPSO的锚泊系统性能和烟气扩散危险区域。同时，在拖航过程中，风载荷产生的阻力往往占据很大成分。因此，可靠、精确地评估FPSO的风载荷是FPSO设计、运营、输运和安装的重要输入条件。

目前，风载荷的评估手段主要是模型试验和数值模拟。采用物理风洞模型试验的优势在于可靠性高，适用范围广。不足之处在于模型试验尺度效应的分析需要相当的经验[1-5]，模型制作周期长，出于工艺原因上部模块的制作较为简略，上层建筑模块不易变动，测量信息较少等。近年来，随着计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟技术的提升，利用数值模拟方法进行FPSO风载荷预报和分析逐渐成为船舶与海洋工程界的研究热点[6-9]。

基于CFD数值模拟技术构建的数值风洞开展风载荷预报，其主要优势在于可以进行实尺度模拟，方便改变几何模型，即可测量平台整体风载荷，又可针对平台上各个部分的风载荷成分进行定量测量和分析；可以获得整个风流场信息，如流线、压力分布、速度场分布等。……