本文由Stress Engineering Services的Anup Paul和Chris Matice提供

離岸平臺甲板下的靜水空隙是重要的設計參數，并由極端設計條件下所需的最小空隙決定。對于像半潛式平臺和張力腿平臺這樣的結構，預測最小空隙和甲板撞擊事件的概率是具有挑戰性的。

一個SPAR對12米高的波浪的動態反應

由于氣隙設計中必須考慮到與平臺腿的相互作用，陡波表現出顯著的非線性行為和波幅放大。如果在惡劣環境中出現負氣隙，預測由此產生的甲板沖擊載荷就變得非常重要。隨著石油和天然氣生產進入更深的水域，需要浮式結構，并且甲板高度受到重量和穩定性要求的限制。準確預測甲板與自由水面的間隙和甲板沖擊載荷對于預測這些結構在惡劣環境下的性能至關重要。

計算流體動力學

計算流體動力學（CFD）方法被廣泛應用于各種行業，以研究流體流動和熱傳遞行為。CFD結合流體體積（VOF）模型，可以有效預測離岸平臺的空隙和波浪撞擊載荷。VOF方法可以準確預測自由液面的形狀和非線性波浪行為。對于浮動系統，CFD可以與有限元分析（FEA）相結合，以預測平臺在波浪撞擊期間的動態和結構反應。

SPAR平臺的波浪相互作用

圖1為SPAR對10和20米波浪的動態反應。這兩個波浪均為20秒的周期，并使用線性波浪邊界條件生成。SPAR被建模為質心有6個自由度的剛體。

圖2為SPAR質心的垂直位移。

圖3為波浪相互作用引起的SPAR的水平力。

圖1：SPAR的動態反應

圖2：SPAR的垂直位移

圖3：SPAR上的水平力

波浪對重力式結構（GBS）的影響

圖4為波浪對重力式結構（GBS）甲板的影響。平均水深為151.1米，初始空隙為21.7米。入射波浪高度為40米，周期為17秒。

圖5為波浪對頂部甲板的GBS水平和垂直力的影響。

力的急遽增加對應于波浪對GBS前端的初始沖擊和對甲板頂部的二次沖擊，如圖4所示。

圖4：波浪對GBS的影響

圖5：由于波浪對甲板的沖擊而產生的GBS受力歷史