基于数值水池的风浪流联合作用下半潜式海洋平台动力响应分析

来源：振动与冲击杂志2025年第18期北京时间：

作者：刘晖,,，朱兆琛,，巴宁,，吉柏锋jbfeng@whut,,

单位：1.武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉430070；2.武汉理工大学三亚科教创新园，海南 三亚572025；3.武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，武汉430070

摘要：为分析半潜式海洋平台在复杂深海环境荷载作用下的动力响应，本文建立了能综合考虑风浪流等海洋环境荷载的三维数值水池，以南海工作水深为1100m的某半潜式海洋平台为研究对象，研究了该平台在不同海况下的动力响应。先基于N-S(Navier-Stokes)方程和VOF(Volume of Fluid)多相流模型构建了数值水池，利用动网格技术实现流场与海洋平台网格的实时更新；再根据系泊缆刚度计算获得系泊力时程，在平台相应位置施加系泊力而实现系泊系统作用；最后将分析得到的海洋平台动力响应与基于ANSYS的AWQA软件建立数值模型分析得到的结果进行对比。研究结果表明：基于数值水池分析得到的平台纵荡和垂荡响应与基于AWQA软件分析结果较为接近；此外，数值水池的分析结果还展现了流场湍流特性的影响，得到了平台的横荡响应；而且，在百年一遇的海况下，数值水池计算的平台纵荡、垂荡和横荡响应最大位移幅值分别为26.0000m、3.5553m和0.3897m。因此，采用数值水池方法能较好模拟海洋环境，可得到精度较高的动力响应，为半潜式海洋平台的结构设计奠定可靠基础。<br>

关键词：结构工程；半潜式海洋平台；数值水池；风浪流联合作用；动力响应分析