Analysis of wave resonant effects in-between offshore vessels arranged side-by-side Ph.D. Thesis

179 Pages·2016·6.52 MB·English

Analysis of wave resonant effects in-between offshore vessels
arranged side-by-side
Ph.D. Thesis
Pasquale Dinoi
Programa de doctorado en Tecnolog´ıas Mar´ıtimas
Universidad Polit´ecnica de Madrid (UPM)
Director: Jesu´s Go´mez-Gon˜i
29 de Julio de 2016

To my father,
the person who left me early in life but
would certainly be the proudest of my achievements.

Tribunal nombrado por el Sr. Rector Magfco. de la Universidad Politécnica de
Madrid, el día...............de.............................de 20....

Presidente:

Vocal:

Vocal:

Vocal:

Secretario:

Suplente:

Suplente:

Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día..........de........................de 20 ...
en la E.T.S.I. /Facultad....................................................

Calificación ..................................................

EL PRESIDENTE LOS VOCALES

EL SECRETARIO

Contents
Contents 9
Acknowledgments 11
Abstract 13
Resumen 15
1 Introduction 17
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2 Side-by-Side operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.3 Gap flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.4 Experimental analysis of side-by-side hydrodynamics . . . . . . . . . . . . 29
2 Objectives 39
3 Methodology 41
4 Case studies 43
4.1 Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.2 Configurations studied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5 Theoretical background and numerical approaches 49
5.1 Frequency Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.2 Time Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.3 Numerical model with tank walls application . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.4 Damping Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7
8 CONTENTS
6 Experimental setup 67
6.1 Model Basin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
6.2 Wave Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.3 Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6.4 Data acquisition system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.5 Geosim Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6.6 Barge Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
7 Seakeeping problem 91
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.2 Motion RAOs of a single body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
8 Study of side-by-side gap flow 95
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
8.2 Experimental setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8.3 Numerical setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
8.4 Results: Tank walls influence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
8.5 Results: Gap value influence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
8.6 Results: Draft value influence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
8.7 Gap resonant effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9 Damping zone: Frequency and Time Domain 131
9.1 AQWA and TDRPM models with damping lid . . . . . . . . . . . . . . . . 131
9.2 Sensitivity analysis with damping lid in TDRPM . . . . . . . . . . . . . . 143
10 Conclusions 149
10.1 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.2 Future work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Thesis publications 155
Refereed papers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Conference papers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Others publications 157
Appendices 159
CONTENTS 9
A Test matrices 161
B Calibration curves of the measurement devices 167
Bibliography 179