本發(fā)明涉及減振，尤其涉及一種深海fpso月池內(nèi)流體共振的減振設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

1、在深海油氣開(kāi)采領(lǐng)域，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置(fpso)是一種重要的海上生產(chǎn)設(shè)施，它可以在遠(yuǎn)離陸地的海上進(jìn)行原油的加工、儲(chǔ)存以及裝卸作業(yè)。fpso的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包含一個(gè)關(guān)鍵部分，即月池(moonpoo?l)，這是位于fpso中心的一個(gè)垂直穿透整個(gè)平臺(tái)的空間結(jié)構(gòu)，用于方便進(jìn)行鉆井和布放立管深海作業(yè)。然而，在深海復(fù)雜多變的海洋環(huán)境中，在月池內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生大幅流體共振現(xiàn)象，這種共振現(xiàn)象會(huì)對(duì)fpso的穩(wěn)定性和安全性帶來(lái)負(fù)面影響。

2、為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多種減振措施。這些措施主要包括在月池內(nèi)安裝減振設(shè)備，如減振單元、分流板，以改變流體的流向或減少流體速度，從而降低流體共振的影響。通過(guò)這些技術(shù)手段，可以在一定程度上減輕月池內(nèi)流體共振對(duì)fpso結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的威脅。此外，一些方法還采用了數(shù)值模擬工具，如計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)軟件，來(lái)預(yù)測(cè)和分析減振設(shè)備的性能，以便于設(shè)計(jì)和優(yōu)化減振方案。

3、然而，盡管現(xiàn)有技術(shù)在減少流體共振方面取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些不足之處。首先，許多現(xiàn)有減振方案缺乏對(duì)深海復(fù)雜海洋環(huán)境變化的適應(yīng)性，不能在所有工作條件下都有效減少流體共振。其次，現(xiàn)有的減振設(shè)備往往需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)和高昂的制造成本，而且在實(shí)際應(yīng)用中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐腐蝕性也未必能滿足深海fpso的要求。此外，對(duì)減振效果的驗(yàn)證多依賴于數(shù)值模擬，缺乏實(shí)際海洋環(huán)境中的模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，這限制了減振措施優(yōu)化的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，需要開(kāi)發(fā)更為高效、適應(yīng)性強(qiáng)且成本效益高的新型減振措施，以更好地解決深海fpso月池內(nèi)流體共振問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種深海fpso月池內(nèi)流體共振的減振設(shè)備及方法措施，解決了現(xiàn)有技術(shù)中適應(yīng)性差、設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高、穩(wěn)定性和耐腐蝕性不足的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種深海fpso月池內(nèi)流體共振的減振設(shè)備，包括：多個(gè)減振單元，多個(gè)減振單元依次連接；

4、所述減振單元包括箱體，箱體兩側(cè)固定連接有側(cè)分流板，所述箱體兩側(cè)開(kāi)設(shè)有多個(gè)流通槽，所述流通槽內(nèi)部固定連接有坡型回流板；

5、箱體兩側(cè)的流通槽之間形成空腔，所述空腔上端面設(shè)有弧形回流板，其下端面設(shè)有坡度板；

6、所述坡度板下表面固定連接有固定鏈條，用于將其固定在月池內(nèi)。

7、進(jìn)一步地，所述側(cè)分流板遠(yuǎn)離空腔的一側(cè)上下均開(kāi)設(shè)有斜角。

8、進(jìn)一步地，所述坡度板和坡度回流板內(nèi)均設(shè)置有非牛頓液體。

9、另一方面，本發(fā)明提供一種深海fpso月池內(nèi)流體共振的減振設(shè)備的減振方法，包括以下步驟：

10、步驟一、評(píng)估深海fpso月池的幾何結(jié)構(gòu)及其流體動(dòng)力學(xué)特性，采用三維流體動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)，基于所述幾何結(jié)構(gòu)和流體動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算月池內(nèi)流體的共振頻率并形成流體動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)樣本；

11、步驟二、基于評(píng)估所得的流體動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)樣本，確定減振設(shè)備的初步數(shù)量和布局位置，調(diào)整減振設(shè)備的角度，使其與流體流動(dòng)方向及湍流區(qū)域相適應(yīng)，采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化算法進(jìn)一步優(yōu)化減振設(shè)備的布局和配置方案；

12、步驟三、利用三維流體動(dòng)力學(xué)模擬工具對(duì)減振設(shè)備在預(yù)期流體動(dòng)力條件下的減振效果進(jìn)行模擬，；

13、步驟四、根據(jù)模擬結(jié)果，構(gòu)建減振設(shè)備的實(shí)體模型，并在模擬的或?qū)嶋H的深海fpso月池環(huán)境中進(jìn)行安裝；

14、步驟五、安裝完成后，進(jìn)行實(shí)體模型的模擬試驗(yàn)，所述試驗(yàn)包括在不同工作條件下記錄減振設(shè)備的表現(xiàn)，包括其在不同海況和月池負(fù)載條件下的減振效果；

15、步驟六、基于模擬試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整和優(yōu)化減振設(shè)備的配置；

16、步驟七、最終確定減振設(shè)備的設(shè)計(jì)和配置方案，并將其實(shí)施于實(shí)際的深海fpso月池內(nèi)。

17、進(jìn)一步地，所述深海fpso月池的幾何結(jié)構(gòu)包括月池的尺寸和形狀，所述流體動(dòng)力學(xué)特性包括在設(shè)定時(shí)段內(nèi)流體的流速和方向；

18、評(píng)估深海fpso月池的幾何結(jié)構(gòu)及其流體動(dòng)力學(xué)特性包括以下步驟：

19、獲取月池的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)包括月池的長(zhǎng)度、寬度、深度以及邊緣結(jié)構(gòu)的形狀；

20、監(jiān)測(cè)和記錄月池內(nèi)流體的動(dòng)態(tài)特性，所述動(dòng)態(tài)特性包括不同時(shí)間段內(nèi)的流體流速、流向和溫度分布；

21、將月池的幾何參數(shù)和流體動(dòng)態(tài)特性輸入三維流體動(dòng)力學(xué)模擬軟件，構(gòu)建月池內(nèi)流體的三維動(dòng)力學(xué)模型，并設(shè)置邊界條件和初始條件；

22、進(jìn)行三維流體動(dòng)力學(xué)模擬，基于模擬結(jié)果計(jì)算月池內(nèi)流體的共振頻率及其共振模式，并生成對(duì)應(yīng)的頻譜分析圖。

23、進(jìn)一步地，所述布局和配置方案包括減振設(shè)備的位置、數(shù)量和擺放的角度；

24、所述設(shè)計(jì)減振設(shè)備的布局和配置方案包括以下步驟：

25、根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)樣本，確定月池內(nèi)存在共振現(xiàn)象的關(guān)鍵區(qū)域，所述關(guān)鍵區(qū)域?yàn)榱黧w共振頻率大于設(shè)定共振頻率閾值或流體壓力梯度大于設(shè)定流體壓力梯度的位置；

26、初步確定減振設(shè)備的數(shù)量和布局位置并通過(guò)cfd模擬初步評(píng)估減振效果；

27、調(diào)整減振設(shè)備的角度，使其與流體流動(dòng)方向及湍流區(qū)域相適應(yīng)；

28、對(duì)布局和配置方案進(jìn)行優(yōu)化，采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化算法進(jìn)一步優(yōu)化減振設(shè)備的最終位置、數(shù)量和角度。

29、進(jìn)一步地，利用三維流體動(dòng)力學(xué)模擬工具對(duì)減振設(shè)備在預(yù)期流體動(dòng)力條件下的減振效果進(jìn)行模擬包括以下步驟：

30、根據(jù)設(shè)計(jì)的減振設(shè)備布局和配置方案，建立月池的三維幾何模型，所述月池的三維幾何模型包括月池的幾何參數(shù)、池壁形狀、邊緣特性和內(nèi)部構(gòu)件；

31、在三維幾何模型中加入減振設(shè)備模型；

32、設(shè)置流體動(dòng)力學(xué)模擬的邊界條件和初始條件，包括月池內(nèi)流體的初始速度、壓力和流向參數(shù)；

33、利用三維流體動(dòng)力學(xué)模擬工具進(jìn)行數(shù)值模擬，分析流體在月池內(nèi)的流動(dòng)行為及其與減振設(shè)備的相互作用，計(jì)算減振設(shè)備對(duì)共振頻率和流體壓力場(chǎng)的影響；

34、提取和分析模擬結(jié)果，包括流體流速、壓力分布、共振頻率的變化以及減振效果的評(píng)估，并生成相應(yīng)的流場(chǎng)圖和頻譜分析圖；

35、根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)減振設(shè)備的布局或配置方案進(jìn)行調(diào)整。

36、進(jìn)一步地，在安裝完成后進(jìn)行實(shí)體模型的模擬試驗(yàn)包括以下步驟：

37、準(zhǔn)備實(shí)體模型的測(cè)試環(huán)境，選擇與實(shí)際海況和月池負(fù)載條件相符的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地或模擬裝置；

38、安裝傳感器陣列在減振設(shè)備及月池的關(guān)鍵位置，包括流體流動(dòng)路徑、壓力集中區(qū)域以及存在共振現(xiàn)象的關(guān)鍵區(qū)域；

39、進(jìn)行初步試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)流體的流速、流向和壓力，模擬不同的海況條件，記錄減振設(shè)備在各條件下的表現(xiàn)；

40、進(jìn)行不同月池負(fù)載條件下的試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)月池內(nèi)的流體體積、密度，模擬月池在不同工作負(fù)載下的狀態(tài)，記錄減振設(shè)備對(duì)流體共振的影響；

41、收集和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括減振設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間、共振頻率的變化、壓力分布的調(diào)整以及流體速度的變化，生成詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告；

42、根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)估減振設(shè)備的整體性能，驗(yàn)證其在各種工作條件下的有效性，并確定是否需要進(jìn)一步優(yōu)化或調(diào)整設(shè)備配置。

43、進(jìn)一步地，基于模擬試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整和優(yōu)化減振設(shè)備的配置包括以下步驟：

44、分析模擬試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，識(shí)別出在特定工作條件下減振效果不理想的區(qū)域；

45、根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整減振設(shè)備的布局和配置，包括重新配置減振設(shè)備的位置、數(shù)量和角度；

46、評(píng)估減振單元間的相互作用，并根據(jù)需要調(diào)整減振單元之間的間距；

47、通過(guò)增加或減少減振單元的數(shù)量來(lái)優(yōu)化配置；

48、對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)整后的配置方案再次進(jìn)行三維流體動(dòng)力學(xué)模擬，驗(yàn)證調(diào)整后的配置是否顯著改善了減振效果；

49、根據(jù)調(diào)整后的模擬結(jié)果進(jìn)一步微調(diào)設(shè)備配置，直至減振設(shè)備在所有預(yù)期工作條件下均能有效減少月池內(nèi)的流體共振。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

51、1、本發(fā)明通過(guò)精確評(píng)估月池的幾何結(jié)構(gòu)和流體動(dòng)態(tài)特性，并采用適合的減振設(shè)備，能有效減少月池內(nèi)的流體共振，從而提高fpso的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。減少共振現(xiàn)象有助于防止結(jié)構(gòu)疲勞，延長(zhǎng)fpso的使用壽命。

52、2、本發(fā)明利用優(yōu)化算法確定減振單元的最優(yōu)位置和設(shè)計(jì)減振設(shè)備的布局方案，不僅可以提高減振效果，還可以在滿足技術(shù)要求的同時(shí)，優(yōu)化材料和制造成本。這種方法提高了整個(gè)減振措施的成本效益。

53、綜上所述，這種深海fpso月池內(nèi)流體共振的減振措施能有效提高fpso的操作安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，優(yōu)化減振設(shè)備的性能和適應(yīng)性，延長(zhǎng)設(shè)備和fpso的使用壽命，同時(shí)還具有較好的成本效益。