海洋工程环境学09.pptVIP

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* 《海洋工程环境学》 Environmental Mechanics of Ocean Engineering 2.波浪作用下流场计算 ? 波浪运动是随机过程。设计波是其中的一个单波,具有固定的波高和周期(或波长)。 ? 设计中关心的是海洋结构物在波浪中的运动和荷载。为此,必须关注波浪作用下的流场,即波浪作用下水质点的运动规律。 ? 波浪流体力学理论是讨论在波浪作用下流场中水质点的运动规律,即其速度(加速度)分量和压力。 ? 进一步,可以计算得到水质点对于结构物的作用,包括力(荷载),以及因此导致的运动。 2.1 流场计算数学模型推导 1. 物理模型 2.波浪作用下流场计算 2.1 流场计算数学模型推导 ? 坐标系:二维 ? 平面进行波 ox ? 静止水面,原点在波峰,沿传播方向 oz ? 垂直向上 ? 波型:余弦波 波高 H,波长 L (周期 T),瞬时升高 1. 物理模型 ? 水域:水深 d 水:无旋,无粘,不可压缩,密度 底部平行 ox 轴 (静止水面),刚性,不可穿透 ? 流场:重力场,重力加速度 g 水质点速度分量:u, w; 压力 p 2.1 流场计算数学模型推导 1. 物理模型 2. 数学模型 ? 空间与时间点的物理量: ? 全导数: 2.1 流场计算数学模型推导 3. 控制方程 ? 连续方程: 2.1 流场计算数学模型推导 ? 力平衡方程: 2.1 流场计算数学模型推导 3. 控制方程 ? 无旋条件: 2.1 流场计算数学模型推导 3. 控制方程 2.1 流场计算数学模型推导 联立求解控制方程组(3个方程),可以得到3个待定变量(u,w,p)的通解。 3. 控制方程 2.1 流场计算数学模型推导 为确定特解,尚须给定初始条件和边界条件。对于定常问题,只须给定边界条件。 3. 控制方程 4. 边界条件 ? 底部条件: 2.1 流场计算数学模型推导 * * * * *

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