[发明专利]基于张力腿参数图谱的动力不稳定性识别方法

权利要求书

1.一种基于张力腿参数图谱的动力不稳定性识别方法，其特征在于：采用以下步骤：

第一步：建立张力腿带有系统阻尼的运动动力方程；

第二步：基于张力腿带有系统阻尼的运动动力方程，采用谐波平衡增量法构建无穷行列式矩阵；

第三步：应用无穷行列式矩阵的递推公式，求得带有阻尼的非线性动力方程稳定性参数图；

第四步：绘制张力腿带有阻尼的运动动力稳定性参数图谱；

第五步：根据张力腿带有阻尼的运动动力确定的稳定性参数图谱，确定在不同稳定区域阻尼对系统不稳定性的抑制效果；

第六步：根据在不同稳定区域阻尼对系统不稳定性的抑制效果，得到动力不稳定性参数识别；

所述带有阻尼的动力稳定性图谱，被分为数个不稳定区域，且带有阻尼的动力稳定性图谱沿着a轴衰减或分离；同时，随着阻尼的增加不稳定区域变小；

不带有阻尼的动力稳定性图谱，被分为数个不稳定舌型区域，在没有阻尼的影响下，存在不稳定无穷小的参数力接近于零；

所述张力腿带有系统阻尼的运动动力方程的具体公式如下：

其中，M是张力腿质量，ν(x，t)是张力腿横向位移，x是张力腿横向坐标，t是时间，C_d是水阻力系数，ρ_w是水的密度，D是张力腿直径，EI是张力腿抗弯刚度，T是张力腿总体张力，C_l是水升力系数，V是海流速度；

准确的确定张力变化，需要根据张力腿侧向和轴向位移之间耦合来评估，任何轴向张力波动也可以用以下公式表示：

其中，T₀是张力腿平均张力，ω是张力变化频率，是张力腿时间变化赋值；或用分离变量的方法，将张力腿侧向运动方程表示为：

v(x，t)＝φ(t)sin(nπx/l)，n＝1，2，3， (2)

ν(x，t)变化方程如下：

其中：表示函数变量的二阶导数，

λ＝ωt，

x＝δφ，

u_max为张力腿侧向运动最大速度，

m_l＝πDhρ_s+0.25πD²ρ_w；

其中，ρ_s表示钢的密度，n是张力腿模态数，l是张力腿总长度，h是张力腿壁厚，m_l是张力腿单位质量，ω是张力腿水下质量，C_d是张力腿阻力系数；

所述用谐波平衡增量法构建无穷行列式矩阵的具体方式如下：沿着过渡曲线的边界条件x(t)以傅里叶级数表示，用傅里叶级数表示的控制方程和匹配相同的谐波得出无限集傅里叶线性齐次方程的系数；为了能够将x(t)单独列出，相关的系数矩阵的无穷行列式必须消除，而有界解x(t)在过渡曲线上是以复杂的傅里叶级数表示，并用如下公式表示出：

用阻尼马修方程替换

其中，

对所有时间，只能在系数均为零的情况下满足条件：

如果无限形成的系数行列式等于零，无限的齐次方程{dn}有非零解；假设a+inc-n²≠0，所有上述方程通过a+inc-n²分解得以收敛，得到如下：

其中

如果阻尼“c”已经指定，无限的决定因素可以通过指定“a”或b和寻找相应的“b”或使结果足够接近于零；将阻尼定义在一个临界阻尼的百分比，并生成阻尼的稳定性图。