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第四章大尺度结构物上的波浪力 大尺度结构物 散射效应占主要地位粘性效应可忽略计算大尺度结构物波浪力的两种基本方法 1 Froude krylov理论 2 绕射理论 4 1Froude Krylov力 一 概述Froude Krylov假定 结构物周围波浪场不因结构物存在而改变 作用在结构物上的波浪力可根据入射波产生的压力在结构物湿表面积分得到 分别为水平和垂直方向波浪力系数 为修正系数 几种典型的结构物F K力情况压力p与波浪理论相关线性波浪理论1 水平柱体足够长取微元柱坐标系中 和差化积 积化和差 柱体轴上质点水平加速度 所以同理 二水平半柱体若半柱体坐底 同理 三球 为球心处水质点加速度分量 四半球 五 垂直柱体 自己看书 六 矩形箱体 类似 美国近海活动式钻井平台建造入级规范 1980七圆盘 自己看书 八 Froude Krylov力系数CH CV是ka的函数 也是Re数 KC数 绕射参数的函数 1在下列情况下 CH CV可取为常数2 4 2绕射理论 近海结构一般尺寸很大 波浪力惯性部分占统治地位 入射波将受到结构的极大影响 产生不可忽视的绕射 一 定解问题 二 摄动展开 1 一阶边值问题辐射条件 2 二阶边值问题辐射条件 三 结构物上的波浪力Bernoulli方程 摄动展开 波浪力 四 解析形势的解 绕射理论对形状相当简单的结构物有解析解固定垂直柱体 一阶边值问题 特解的组合也是方程的解 Hankel函数在r趋于无穷时有渐近表达式 满足辐射条件 代人物面条件得 波面抬高一阶动压力 单位高度上柱体水平力引入延迟相位处水质点加速度 F K力与绕射理论波浪力比较 F K力 绕射理论波浪力 类比得 Ka较小时 D L较小 小尺寸结构物散射小 CH近似于惯性力系数 Ka处于1 7 2 6 CH约为1 0 波浪力近似为F K力 例题 某海区一座重力式平台 基础为四角带圆弧的正方形沉垫 平台支撑为四根立柱 每根立柱由圆锥台和圆柱组成 如图所示 平台设计工作水深d 40m 设计波高H 20m 设计周期T 14s 在设计条件下确定 1 作用在沉垫上的最大水平波力及其作用点位置 2 作用在每根立柱上最大水平波力及其作用点位置 3 作用在整个平台上的最大水平波力 4 计算和绘制整个平台上的总水平波力随沉垫垂直中心轴线位置处的波浪相位 的变化曲线 基本数据 设计水深d 40m设计波高H 20m设计周期T 14s设计波长 采用线性波浪理论得 L 239 2m波数 1 沉垫 D L 50 239 2 0 209 采用F K理论 ka 0 06575 CH 5 0 2 柱体单根柱体 分为两段 圆台和圆柱 D1 0 5 10 5 7 5m D2 5m S D1 4 S D2 6 可忽略群柱效应 段1 D 7 5m 柱下 上底面坐标S1 10m S2 30m 段2 D 5m 柱
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