成果介绍
海洋平台运动响应、上浪砰击、气隙问题是衡量海洋平台水动力性能的重要指标之一。在海洋平台设计阶段，如何准确的预报海洋平台运动响应和载荷是改善海洋平台水动力性能、保证海洋平台安全的前提和基础。海洋中恶劣的风、浪、流环境会对海洋平台的正常工作造成影响，可能会导致海洋平台损坏，甚至发生倾覆。
2016年工信部批复了“数值水池创新专项（一期）”立项，该专项专门设立了“海洋平台运动和载荷子系统研发”子课题，该课题由哈尔滨工程大学牵头，大连理工大学，上海交通大学，702所，武汉理工大学，中国船级社共同合作开发完成。目前，我国海洋平台设计所需流体载荷与运动响应计算还是依靠国外商用软件。美、欧、韩、日等国家的数值水池技术迅速发展，研究成果大大提高了其海洋平台设计的效率和优化水平，强化了其海洋平台的市场竞争力。为了提高我国海洋平台优化设计的自主可控能力和创新设计能力，需要开展海洋平台运动和载荷子系统的研发，攻克海洋平台工程应用关键技术，满足工程实际的急迫需求。为此，我国必须立足于自主创新，以新型海洋平台的创新研究为主要需求背景，开发更先进、高效的海洋平台运动和载荷计算子系统，提高我国海洋平台总体性能设计的水平和质量，缩短设计周期、降低研制成本和设计风险，推动水动力性能设计由以物理水池模型试验预报和经验评估分析为主流的传统设计模式，迅速地向以必要的物理水池试验与数值水池试验和评估优化相结合的敏捷化、数字化设计新模式转化。
海洋平台运动和载荷子系统主要包括作业海况平台运动虚拟试验系统、极端海况平台运动虚拟试验系统，均已通过第三方测试。作业海况平台虚拟试验系统通过模型试验验证、商业软件对比验证等，在7级海况下，典型半潜式平台的辐射附加质量、兴波阻尼系数，平均误差分别为6.23%、6.02%；采用商业软件AQWA计算的辐射附加质量、兴波阻尼系数，平均误差分别为7.24%、4.59%，半潜式平台的垂荡、纵摇和横摇运动有义值，平均误差分别为4.48%、6.15%；商业软件AQWA计算的垂荡、纵摇和横摇运动有义值误差分别为8.33%、7.38%；极端海况平台运动虚拟试验系统通过物理模型、商业软件对比验证，在8级海况下，计算典型半潜式平台的气隙高度值，平均误差分别为5.0%，虚拟试验精度与商业软件相当，典型半潜式平台波浪砰击压力，平均误差分别为10.2%，在540核并行计算条件下，计算半潜式平台波浪砰击算例，并行效率为96.00%以上。本虚拟试验系统，计算精度与商业软件相当，达到国际先进水平，相关论文已在国际顶级期刊/会议发表。研发的虚拟试验系统已被相关领域工业用户试用，目前已取得软件著作权2项。
第七代半潜式平台设计研究是我国海工装备研发的重点。甲板上浪砰击、气隙等强非线性现象引起的极端载荷预报是半潜式平台结构设计的关键。海洋平台运动与载荷计算子系统，可以进行海洋平台运动、上浪砰击载荷、平台-锚泊系统耦合运动等问题的直接数值模拟及计算评估。本海洋平台运动和载荷计算子系统将成为新平台开发、设计、营运中水动力性能分析和预报的必备手段，已建立可应用于预报半潜式海洋平台运动和载荷的智能软件平台，可实现平台静水自由衰减虚拟试验，平台的风、流作用力虚拟试验，作业海况的平台运动虚拟试验、极端海况的平台运动虚拟试验。
研发过程中，积极与工业用户建立协作关系，将工业用户引入虚拟系统研发过程，及时地试用并反馈修改意见，取得了良好的效果。同时，研发过程中分别于2017年、2018年和2019年参加了上海海事展览会（2次）和大连海事展览会（1次），积极推广研发的虚拟试验系统，取得了良好的社会效应和工业应用推广效果。目前已试用的工业用户包括：
烟台中集来福士海洋工程有限公司（应用于第七代深水平台项目，已提交工业用户试用报告初稿）；中集海洋工程有限公司（深圳研究院）（应用于海洋平台水平砰击载荷规范校核，已提交工业用户试用报告初稿）；美国TechnipFMC公司（应用JIP项目对比验证计算）；中海油研究总院有限责任公司 技术研发中心 （应用于半潜式平台砰击分析计算）；中海油研究总院有限责任公司 工程设计中心 （应用于圆筒式FPSO上浪砰击分析计算）。
未来将继续通过技术服务为更多的船厂、研究院、高校提供技术支持。
项目成熟情况
该虚拟试验系统成熟度为8级，多家单位已对产品进行试用，证明可行，并出具了工业应用证明。
目前该虚拟试验系统经过烟台中集来福士海洋工程有限公司；中集海洋工程有限公司（深圳研究院）；美国TechnipFMC公司；中海油研究总院有限责任公司技术研发中心；中海油研究总院有限责任公司工程设计中心等国家单位应用，结果显示本虚拟试验系统，计算精度与商业软件相当，达到国际先进水平，相关论文已在国际顶级期刊/会议发表。
应用范围
该研究成果适用于工程领域，提高了我国海洋平台设计所需流体载荷与运动响应的模拟精度，满足海洋平台优化设计需求，针对海洋平台运动响应、波浪载荷、海洋平台/锚泊系统/动力定位耦合运动等问题，开展软件标准化、模块化开发，形成数值水池海洋平台运动与载荷子系统，是具有完全自主知识产权的数值水池海洋平台运动和载荷数值计算软件。
所属产业
智慧海洋
所有权人/单位
哈尔滨工程大学
成果分类
海洋高技术服务
合作方式
其他
联系方式(电话)
18150019696；17350754772
成果流程
