【系泊分析小品】半潜钻井平台横撑的拖曳力线性化

当前主流的半潜式钻井平台都具备有横撑结构。横撑界面直径相对于波浪属于小量，我们知道这种情况下粘性力是主要波浪载荷，需要用Morrison方程来求解小直径结构物收到的波浪载荷情况。因而半潜钻井平台需要两部分模型：1传统意义上的面源水动力模型；2Morrison杆件模型，这二者组成的水动力计算模型也成为混合模型。

在AQWA中，混合模型可以通过经典ANSYS来建立,具体步骤为：

1.定义单元，面单元为Shell63，管件为pipe59；

2.依据立柱、浮箱尺寸建立外壳；

3.建立pipe模型；

4.对外壳模型进行单元划分；对杆件进行单元划分，注意，杆件单元不宜过大，否则不能捕  捉波浪对杆件的影响；

5.输出混合模型，在文本编辑器中对模型文件进行修改。

模型修改完成后进行常规计算时，AQWA仅考虑杆件的附加质量影响。我们知道，Morrison方程粘性力项是关于速度平方的，即：

F_d=C_dρD/2|u|u，方程还可以表达为F_d=（C_d|u|）ρD/2 u

这就表明，该力是非线性的。在时域分析中，杆件的粘性力可以在各个时间步长内就行求解，但在频域内，需要对C_d|u|项进行线性化处理，线性化处理的前提是要有给定的不规则波环境条件。

指定环境条件为Hs=3.0m，Tp=10s。

对平台进行计算后比较升沉RAO如图所示。可以发现，杆件对于升沉的阻尼作用还是较为明显的。

前文已经说过，时域分析中可以完全考虑Morrison粘性力的作用，为何还要在频域中进行计算？

从粘性载荷方程可以知道，不同海况下平台运动速度不同，产生的阻尼作用也就不同。在设计阶段，想要准确的掌握平台运动性能，频域运动分析是必不可少的。

另外，在立柱、浮箱中心轴线建立Morrison杆件，通过计算能够估算出平台大概的粘性阻尼，这些结果可以经过换算后对水动力模型就行阻尼修正，这对于后续的分析也非常有帮助。