波浪理论以及工程应用05方案.ppt

3. 作用在小尺度构件上的波浪力 1．美国石油学会 作用在构件上的波浪力建议用Morison公式进行计算。典型的CM和CD值分别给定为1.5至2.0，以及0.6至1.0。结构的自然频率接近主要结构分量频率时，要求作动力分析。 2．英国劳氏规范 波浪载荷用具有适当系数值的Morison方程计算。当采用Stokes波理论时，在飞溅区CD=0.8，其他区域CD＝0.6，而CM＝2.0，除非用绕射分析方法发现可用较低的值。如果采用Airy波理论，CD＝1.0。涡发放对立管或生产管线的影响必须研究。波浪对平均水面附近的水平构件的砰击可作为阻力，用CD＝3.5确定。 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 3．挪威石油管理局 在计算波浪载荷时，必须使用适当的线性或非线性波浪理论。小构件D/L0.2 必须采用包括流和结构运动的相对运动形式的Morison方程。CM、CD和CL值是Re、KC、St、粗糙度和其他构件或边界的靠近程度的函数。光滑柱体的CD最小值为0.9。Re＜3? 105、KC＜60时CL最小值为0.2。高Re和KC数时，推荐CD和CL的定常流值。计算作用在小构件上的波浪载荷、惯性力和阻力系数必须根据模型试验结果、已发表的数据或实体测量确定。 4. 中国 我国《海上移动式平台入级与建造规范》规定采用线性波理论与斯托克斯五阶波理论．CD值取1.0，CM值取2.0 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 Sapkaya(1977)用粗糙圆柱体水平放置在U形管内，作振荡流试验的结果。 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 Chakrabarti(1982)在波浪水槽中用垂直柱体，在规则波中试验得到惯性力、阻力和横向力系数，结果如下 3 作用在小尺度构件上的波浪力 Tanaka等人(1983)和Bearman(1984)等人给出光滑固定正方形柱体的水动力系数。正方形柱体棱边向着振荡流，CM和CD是KC数的函数。从中可看出CM比圆形柱体相应值大。 3 作用在小尺度构件上的波浪力 波浪诱导横向载荷 式中 为相位角。升力系数 为雷诺数 , 相对粗糙度 和Keulegan-Carpenter 数 K 的函数。. Sarpkaya 对于相关的水动力系数提供了试验 结果，可供设 计中使用。 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3 作用在小尺度构件上的波浪力 横向力频率 相对频率 3 作用在小尺度构件上的波浪力 Sarpkaya 建议： 当 取 当雷诺数很大取 另外，当 k/D = 3?10-3 时，Cl 同 Re 无关， 可以用 光滑圆柱的结果。 3 作用在小尺度构件上的波浪力 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 倾斜构件上的荷载 V s Vn V 倾斜柱体上的波浪力是根据在柱体上任一点处，与柱轴垂直 的水质点的速度 vn和加速度vn确定的，可以通过坐标转换方 法，应用Morison方程计算。 . 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 倾斜构件上的荷载 对于倾斜柱体，在柱体上任一点处，与柱轴垂直的水质点的速度 vn和加速度vn是由波浪水质点的速度u和加速度a组成。由于波浪水质点的速度分量和加速度分量的大小是不同的，使得速度u和加速度a虽同在zox平面内，但不在一条线上，故在一般情况下，对于任意方向的倾斜柱体，与柱轴正交的速度 vn和加速度vn．将不在一空间平面内。因此由拖曳力和惯性力迭加的总力，就必须写为矢量形式。对于倾斜柱体—般形式下的莫里森方程应写为： . . . 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 倾斜构件上的荷载 . . 水动力系数：Cd , Cm = f ( Re , k/D , K ) 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 组合构件 半潜式平台 桁架腿自升式平台 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 组合构件 组合构件上的波浪力计算可以对各子构件按照各自的尺寸和方向计算法向流体速度和加速度，计算阻力系数和惯性力系数，从而计算波浪力，将所有构件的波浪力叠加得到总波浪力 3. 作用在小尺度构件上的波浪力 组合构件 由于各桩柱上波浪力峰值出现方向和相位不同，对实际结构，必须对多个波浪周期，多个波浪方向和相位的总波浪力进行分析对比，才能得到最危险状态下的总波浪载荷。 3. 作用在小尺度构件