1、Spar平臺是適用于深海采油、鉆井等作業(yè)的新型平臺。由于其結構上的特點,使得垂蕩和縱搖固有頻率比接近2:1,當遭遇周期較長波浪或者涌浪時,容易發(fā)生垂蕩-縱搖耦合不穩(wěn)定運動。因此考慮垂蕩、縱搖之間的耦合關系,研究平臺耦合運動的非線性動力學特性,對于全面認識Spar平臺在復雜海洋環(huán)境下的運動特征,從而為Spar平臺的設計和海上安全作業(yè)提供指導,具有重大意義。本文的主要工作和結論如下:
　　 介紹了深海平臺的發(fā)展現(xiàn)狀,對國內外Spar

2、平臺的研究進展進行了綜述,分析了在Spar平臺垂蕩.縱搖耦合運動研究方面存在的主要問題,明確了本文的研究方向。
　　 考慮波面升高的影響建立了經(jīng)典Spar平臺垂蕩-縱搖耦合運動方程,并編寫了Matlab求解程序。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),忽略波面升高影響會導致對垂蕩響應的低估,而波面升高對縱搖響應的影響則十分有限,一定情況下可以忽略。
　　 采用多尺度法分別求解了內共振及組合共振條件下的垂蕩、縱搖響應一階定常近似解,并用數(shù)值方法

3、進行了模擬。指出:當內共振發(fā)生以后,垂蕩、縱搖響應會發(fā)生能量飽和及傳遞現(xiàn)象,垂蕩固有頻率與2倍的縱搖固有頻率之間的偏差,以及波浪激勵頻率與垂蕩固有頻率之間的偏差共同決定了引起內共振現(xiàn)象時的波浪幅值以及能量飽和之后垂蕩響應的穩(wěn)定幅值；組合共振發(fā)生時,垂蕩、縱搖響應均變得不穩(wěn)定,垂蕩固有頻率與2倍的縱搖固有頻率之間的偏差越大,激起縱搖分岔現(xiàn)象需要的波浪幅值也越大,當波浪頻率與垂蕩縱搖固有頻率之和的偏差超過一定范圍時不會發(fā)生組合共振現(xiàn)象。

4、r>　　 用希爾無窮行列式法推導得到了縱搖響應的馬休穩(wěn)定性圖譜,并用數(shù)值方法分析了平臺縱搖馬休不穩(wěn)定運動的發(fā)生過程。指出:在平臺參數(shù)確定的情況下,垂蕩幅值的增大是導致縱搖響應發(fā)生馬休失穩(wěn)的主要原因,即除滿足發(fā)生馬休失穩(wěn)的頻率關系之外,只有當波浪激勵作用引起的垂蕩運動的幅值達到一定程度時,才會引起縱搖運動的失穩(wěn)現(xiàn)象。
　　 用數(shù)值模擬及軟件計算的方式分析了平臺阻尼、系泊系統(tǒng)和垂蕩板對平臺垂蕩-縱搖耦合運動性能的影響。研究結果發(fā)現(xiàn)

5、,增大垂蕩阻尼會導致引起垂蕩.縱搖內共振響應的波浪幅值增大,并且能大大抑制垂蕩響應的幅值,從而抑制縱搖不穩(wěn)定運動的發(fā)生。相對縱搖阻尼,垂蕩阻尼的改變對耦合不穩(wěn)定運動的影響要大得多；對于考慮系泊系統(tǒng)的Truss Spar平臺,盡管在垂蕩響應發(fā)生共振時垂蕩響應發(fā)生飽和,也出現(xiàn)了能量傳遞現(xiàn)象,但傳遞能量很小未引發(fā)縱搖不穩(wěn)定響應。最后分析了垂蕩板結構參數(shù)的變化對Spar平臺水動力性能的影響。
　　 文章最后,指出了本文的局限以及未來的研