海洋石油工程环境 多媒体讲义.pptVIP

海洋石油工程环境 多媒体讲义 钻井教研室 第一章 海洋环境概论 图5、海洋石油工程环境示意图 海洋石油工程环境 多媒体讲义 吴竞择 钻井教研室 1998年2月 第一章 海洋环境概论 图5、海洋石油工程环境示意图 第二章 风与风载荷 第三章 波浪与波浪载荷 第四章 海流与海流载荷 海流载荷计算示意图 第五章 海冰与海冰载荷 第六章 海面高程变化 2。特征潮位 工程上常用到的特征潮位： 1）最高潮位及最低潮位 指历史上曾观测到的最高和最低潮位。 2）平均最高潮位及平均最低潮位 将多年潮位资料中每年的最高和最低潮位进行平均得到的值。 3）大潮平均最高潮位及大潮平均最低潮位 将每月的两次大潮潮位取多年平均得到的值。 4）小潮平均最高潮位及小潮平均最低潮位 将每月的两次小潮的潮位取多年平均得到的值。 3。潮汐类型 1）半日潮：一个太阳日内两次高潮和两次低潮。 2）日潮：一个太阳日内一次高潮和一次低潮。 3）混合潮：不规则日潮和不规则半日潮。 某处出现不同类型潮汐，是由该处的位置和太阳、月球和地球三者空间位置决定的。 SWL 低潮 高潮 高潮 潮差 高低潮 低潮 高潮 高高潮 低高潮 低低潮 全日潮 混合潮 半日潮 二 潮汐成因 1。引潮力 平衡潮理论假设： 地表覆盖着等深度的海水，忽略海水运动的惯性力、柯氏力、海底边界摩阻力。 1）月球引潮力 fg fe M M E E x y 月球引力 地月离心力 月球万有引力；地球月运动；地月运动离心力；月球引潮力。 天文学结论：当地球绕地月质心转动时，地表各点处的离心力大小相等，且大小和方向都与地心处的质点离心力相同。 2）潮汐椭圆 Moon Earth 离心力 万有引力 月球引潮力 2）引潮力势 月球引潮力势： 太阳引潮力势： 月球引潮力： 太阳引潮力： 潮高表达式： 式中：G--万有引力常数；M--月球质量；S--太阳质量；E--地球质量； ?--天顶距;r--地球半径；D，D‘--月地、日地间距。 4）潮汐椭圆 三 潮汐不等现象 1。日不等现象 某点处每日两次高潮，两次低潮不等，因为月球赤纬角不等于零 2。半月不等现象 地球，太阳和月球三者空间关系不同，形成塑望潮和方照潮。 3。月不等现象 月球绕地球椭圆轨道运转，每月一次远地潮，一次近地潮。 4。年不等现象 地球绕太阳椭圆轨道运转，每年中地日距离不断变化造成。 四 潮汐表及应用 为了方便应用，国家海洋局都要出版一次潮汐表，表中标明经纬度，时区，潮位，历时等数据，供工程应用。 ? P M’ M N M1 P1 ? A 天顶距?的展开示意图 由此可有两种可能： 1）cos?=0，Fmax=Fimax 2) ? t t t t o u u’ FI FD 波浪波面、水质点速度、加速度、载荷相位关系示意图 第四节 大特征尺度结构的波浪载荷 一计算思路 从理想势流理论出发，根据入射波速度势，求出散射速度势，两者叠加得出总的速度势；再根据流体动力学原理，找出结构表面的流体动压力分布，对结构表面积分即得出结构载荷： 二大特征尺度结构波浪载荷计算 1 入射波速度势 此时为复势，有物理意义的仅实部。 2 求散射势 在结构表面有： 3 总波浪速度势 4 总波动压力 5 总载荷 第五节 随机波浪理论及应用 一随机波浪理论简介 真实的海浪是由无数个周期不同、波长不同、波高不同的波浪叠加而成的，固应用Longuet-Higgins模型来描述某点的波动，即将某点的波动视作由许多相位、振幅不同的余弦波叠加而来。如下图所示： N=1 N=2 N=3 N=4 t ? 将圆频率为d?间的组成波的振幅平方之和叠加起来，写成下式： S为圆频率的函数，称之为谱密度函数。它代表了波浪能量的分布，故又称之为能谱密度函数，下图是P-M谱的函数和曲线： 式中 V为风速。 二海浪谱的应用 1 计算波浪统计特征值 2 计算波浪力谱和波浪力统计特征值 S(?) ? ?p S(?p) 第一节 海流分类、成因和海流分布 一 分类、成因与特征 海流：海水水平或垂直地由一个海区向另一个海区的大规模流动。 1 按成因分类 潮流： 引潮力，即日、月引力与地月运动离心力之和 风海流 风切应力 密度流 等压面倾斜产生压差梯度力 波浪流 波浪传播至沿岸所产生的沿岸流 2 按时间特性分类 周期性海