1.一种用于FLNG装置液化工艺的海上边界条件仿真模拟方法,其特征在于包括以下步骤:(1)建立海况条件下工质在FLNG的液化工艺系统内部流动的三维控制体单元模型,分析海况条件在工质流动过程中的作用方式,得到海况环境及船体或平台运动条件下工质流动方向的动量方程;(2)基于实际作业海域的海况条件基础数据,得到船体或平台的三维运动方程;(3)对步骤(2)中得到的船体或平台的三维运动方程进行六自由度求解,得到工质重心的平移运动方程和角运动方程;(4)将得到的工质重心的平移运动方程和角运动方程代入步骤(1)中得到的海况环境及船体或平台运动条件下工质流动方向的动量方程进行惯性项求解,并考虑工质流动方向与船体或平台运动方向的夹角因素,建立一维流体流动方程,用于表征实际海况条件下工质在FLNG的液化工艺系统内的流动;(5)根据得到的一维流体流动方程,计算海况边界条件参数,并加载入FLNG装置液化工艺动态模型中,实现实际海况环境在FLNG装置液化工艺中的应用。
2.如权利要求1所述的用于FLNG装置液化工艺的海上边界条件仿真模拟方法,其特征在于:所述步骤(1)中,海况环境及船体或平台运动条件下工质流动方向的动量方程的建立过程,包括以下步骤:(1.1)建立海况条件下工质在液化工艺系统内部流动的三维控制体单元模型;(1.2)根据建立的三维控制体单元模型,分析工质所受重力、摩擦力和压力的作用力的影响,并计算得到海况环境及船体或平台无运动条件下工质流动方向的动量方程;船体或平台无运动条件下工质流动方向的动量方程为:式中,v为无运动条件下的工质流动方向x的速度,t为时间,P为压强,ρ为工质密度,g为重力加速度,f为达西摩擦系数,α为工质流动方向x与水平方向夹角;(1.3)根据步骤(1.2)得到的海况环境及船体或平台无运动条件下工质流动方向的动量方程,以及船体或平台运动对海况环境下工质流动的作用影响,得到海况环境及船体或平台运动条件下工质流动方向的动量方程:式中,v m 为工质因船体或平台运动的流动速度,v为无运动条件下的工质流动方向x的速度,△η为船体或平台运动产生的工质流动方向位移量,△t为单位时间间隔,其中η=f(ω,t),ω为船体或平台运动速度,t为时间,γ为船体或平台运动方向与工质流动方向的夹角。
3.如权利要求1所述的用于FLNG装置液化工艺的海上边界条件仿真模拟方法,其特征在于:所述步骤(2)中,所述船体或平台的三维运动方程为:式中,i,j=1,2,...,6,m ij 为船体或平台等系泊浮体质量矩阵,μ ij (ω)为附加质量系数矩阵,λ ij (ω)为阻尼系数矩阵,(C ij )为静水恢复力系数矩阵,F W 为波浪力,η为船体或平台等系泊浮体六自由度运动响应, 和 分别为η的一阶形式和二阶形式。
4.如权利要求1所述的用于FLNG装置液化工艺的海上边界条件仿真模拟方法,其特征在于:所述步骤(3)中,工质重心的平移运动方程为:式中, 为工质重心的平移运动速度,m为工质的质量, 是重力的受力矢量。
5.如权利要求1所述的用于FLNG装置液化工艺的海上边界条件仿真模拟方法,其特征在于:所述步骤(3)中,工质重心的角运动方程为:式中, 为工质重心的角运动速度,L为惯性张量, 为角速度矢量, 为工质力矩矢量,且式中, 是重心力矩矢量,R是一个转化矩阵,展开为式中,C x =cosx,S x =sinx;φ、θ、ψ分别代表六自由度中x、y、z方向的旋转。
6.如权利要求1所述的用于FLNG装置液化工艺的海上边界条件仿真模拟方法,其特征在于:所述步骤(4)中,建立的一维流体流动方程为:式中,v m 为工质因船体或平台运动的流动速度,v为工质流动方向x的速度,η=f(ω,t),η为系泊浮体六自由度运动响应,γ为工质流动方向与船体或平台运动方向夹角,ρ为工质密度,g为重力加速度,P为压强,α为工质流动方向x与水平方向夹角,f为达西摩擦系数。