【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋工程，具體涉及一種海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法及系統。
技術介紹
1、海上漂浮式結構物一般由系泊系統、浮體、上部結構組成。系泊系統為海上漂浮式結構物提供水平方向的回復力，在限制海上漂浮式結構物發生大幅度水平偏移的過程中起到關鍵作用。開展物理模型試驗是驗證海上漂浮式結構物可靠性的關鍵環節，而海上漂浮式結構物物理模型試驗開展前，需進行海上漂浮式結構物物理模型的制備。
2、海上漂浮式結構物物理模型的制備需按照原型尺寸進行縮尺設計，一般根據慣性力相似采用弗勞德數縮尺。錨鏈是海上漂浮式結構物最常采用的系泊系統，在錨鏈的物理模型制備的過程中，常采用在小直徑錨鏈上纏繞鉛絲的方法添加質量，以實現單位長度質量的相似。然而，鉛絲纏繞位置的間距以及相應的纏繞質量目前沒有方法可以確定，纏繞位置的間距過大，會導致物理模型試驗的過程中系泊系統提供的回復力不準確，而纏繞位置的間距過小，會導致錨鏈的制備難度增大以及人力的過度消耗。
3、綜上，現需要設計一種海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法及系統來解決現有技術中上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法及系統，解決了在錨鏈的物理模型試驗模型制備前纏繞位置的間距及相應的纏繞質量不易確定的問題。
2、為達到解決上述技術問題的目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，包括以下步驟：
4、步
5、步驟s2、建立海上漂浮式結構耦合數值模型c0，其系泊系統記為初始系泊系統，所述初始系泊系統采用錨鏈原型；進行試驗工況的模擬，計算所述初始系泊系統的初始系泊纜張力時程t0；
6、步驟s3、建立海上漂浮式結構耦合數值模型ct，其系泊系統記為混合式系泊系統，所述混合式系泊系統采用采用兩段間隔分布錨鏈，其中一段錨鏈的單位長度質量與所述初始鏈條的單位長度質量保持一致，另一段錨鏈的單位長度質量為；其中，m0為所述初始鏈條的單位長度質量；me為錨鏈物理模型的額外添加質量；nt為額外添加質量的分組數量，t=1,2,3,…,t；lp錨鏈物理模型的單個鏈環長度；計算所述混合式系泊系統的混合系泊纜張力時程tt；
7、步驟s4、計算初始系泊纜張力時程t0和混合系泊纜張力時程tt的綜合平均誤差率τt；
8、步驟s5、比較綜合平均誤差率τt和允許誤差率τ0的大小,?當綜合平均誤差率τt小于允許誤差率τ0時，則以當前混合式系泊系統為系泊系統的物理模型進行制備，
9、當綜合平均誤差率τt不小于允許誤差率τ0時，則重復步驟s3-步驟s4至綜合平均誤差率τt小于允許誤差率τ0時，以當前混合式系泊系統為系泊系統的物理模型進行制備。
10、在本專利技術的一些實施例中，所述步驟s2中初始系泊纜張力時程t0的計算過程為：
11、將介于錨鏈物理模型的底端點（xb，zb）與頂端點（xt，zt）的錨鏈分為懸垂段錨鏈和躺底段錨鏈；
12、通過迭代求解的方法，根據懸垂段錨鏈的線張力的水平分量th、懸垂段錨鏈的頂端垂向位移變化δz確定懸鏈線鏈型，得出此時導纜孔的位置信息（xt，zt）與系纜張力；
13、開展系泊、浮體的耦合分析；提取初始系泊纜張力時程t0。
14、在本專利技術的一些實施例中，所述懸垂段錨鏈滿足以下公式：
15、；
16、其中，tb代表懸鏈線底端的切線，tt代表懸鏈線頂端的切線，w代表單位長度懸鏈線的有效重量，th代表懸鏈線張力的水平分量，ea代表懸鏈線的軸向剛度；lf代表錨鏈原型的總長度。
17、在本專利技術的一些實施例中，所述躺底段錨鏈滿足以下公式：
18、；
19、其中，θ代表海底傾斜角度，sδ代表躺底段長度，tt代表頂端張力，tb代表底端張力，μ代表海床的軸向摩擦系數；
20、tt與tb還滿足以下公式：
21、tt=tb+w(sinθ+μcosθ)?lf；
22、lf代表錨鏈原型的總長度。
23、在本專利技術的一些實施例中，所述步驟s4中混合系泊纜張力時程tt的計算過程為：
24、在初始系泊纜張力時程t0計算的基礎上增加集中質量wc的計算過程：
25、；
26、其中，wc代表集中質量的重量，t+、t-分別代表集中質量處頂端與底端的切線，ts代表海底坡度，t+、t-分別代表集中質量處頂端與底端的張力；
27、開展系泊、浮體的耦合分析；提取混合式系泊系統的混合系泊纜張力時程tt。
28、在本專利技術的一些實施例中，所述步驟s5中綜合平均誤差率τt的計算公式為：
29、；
30、所述初始系泊纜張力時程t0為m×n大小的矩陣，m代表工況數量，n代表此工況模擬下的數據量；所述混合系泊纜張力時程tt為m×n大小的矩陣，m代表工況數量，n代表此工況模擬下的數據量，φ為各工況的誤差權重參數。
31、在本專利技術的一些實施例中，在所述步驟s5中，當綜合平均誤差率τt小于允許誤差率τ0時，則當前混合式系泊系統的額外添加質量的間距為，添加的質量。
32、在本專利技術的一些實施例中，提供了海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備系統，包括：
33、耦合數值模型構建模塊，其用于根據系泊系統的類型建立多個海上漂浮式結構耦合數值模型；
34、系泊纜張力時程計算模塊，其用于計算各個海上漂浮式結構耦合數值模型的系泊纜張力時程；
35、比較迭代模塊，其用于根據綜合平均誤差率選擇系泊系統的物理模型；
36、通信模塊，用于與外部設備通信。
37、在本專利技術的一些實施例中，提供了一種電子設備，包括：
38、處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲器及收發器；
39、所述存儲器存儲計算機執行指令；所述收發器用于收發數據；
40、所述處理器執行所述存儲器存儲的計算機執行指令，以實現上述物理模型制備方法。
41、在本專利技術的一些實施例中，提供了一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，
42、所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機執行指令，所述計算機執行指令被處理器執行時用于實現上述的物理模型制備方法。
43、本專利技術的技術方案相對現有技術具有如下技術效果：
44、本專利技術通過在錨鏈的物理模型制備前開展數值計算分析，可以確定錨鏈制備過程中的關鍵參數鉛絲捆綁間距及相應的添加質量，避免纏繞位置間距過大帶來的物理模型試驗的過程中系泊系統提供的回復力不準確以及纏繞位置的間距過小帶來的錨鏈的制備難度增大以及人力的過度消耗。
45、本專利技術數值計算分析的工況選取回復剛度試驗工況、自由衰減工況、操作工況、極端工況，綜合考慮了靜動態下不同錨鏈物理模型設計方案的綜合力本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述步驟S2中初始系泊纜張力時程T0的計算過程為：
3.根據權利要求2所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述懸垂段錨鏈滿足以下公式：
4.根據權利要求3所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述躺底段錨鏈滿足以下公式：
5.根據權利要求1所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述步驟S4中混合系泊纜張力時程Tt的計算過程為：
6.根據權利要求1所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述步驟S5中綜合平均誤差率τt的計算公式為：
7.根據權利要求1所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，在所述步驟S5中，當綜合平均誤差率τt小于允許誤差率τ0時，則當前混合式系泊系統的額外添加質量的間距為，添加的質量。
8.海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述步驟s2中初始系泊纜張力時程t0的計算過程為：
3.根據權利要求2所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述懸垂段錨鏈滿足以下公式：
4.根據權利要求3所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述躺底段錨鏈滿足以下公式：
5.根據權利要求1所述的海上漂浮式結構系泊系統的物理模型制備方法，其特征在于，所述步驟s4中混合系泊纜張力時程tt的計算過程為：
【專利技術屬性】
技術研發人員：白浩哲，徐琨，杜君峰，李華軍，黃騰，孟星宇，朱元瑤，鄭喜平，梁曉燁，羅楚瑤，王永東，范勇，郭超，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：
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