浮筒的波浪力计算_冯铁城

第14卷　第3期　　　　　　　　　　　　　海　洋　工　程　　　　　　　　　　Vol.14,No.3　1996年8月　　　　　　　　　　　　THEOCEANENGINEERING　　　　　　　　August,1996

浮筒的波浪力计算

冯铁城

(上海交通大学　上海200030)

摘　要　本文研究了浮筒在漂浮状态时波浪力的计算方法,导出了考虑有限波幅影响的波浪

力计算公式。为了验证本公式的可靠性,对500吨浮筒模型在上海交通大学船池中进行了模型试验。

关键词　浮筒　波浪力

1　前言

近年来由于海洋工程的发展,人们对波浪扰动力给予很大的注意,目前在管状空间框架形式海洋结构物的运动和强度计算中,通常采用Morison公式计算波浪载荷,Morison公式适用于构件全部浸在水中的情况,在实际的工程中某些构件可能浮在自由表面上,像浮筒,这些必须考虑波形的影响。本文讨论了部分浸水的圆形构件波浪力的计算方法,并在船池中进行了相应的模型试验。

位于规则波某一位置处的物体所经受的波浪力由以下几个部分组成:

FW=FS+Ffk+Fi+Fr+Fd

其中

FW——波浪力　FS——波浪中的静压力　Ffk——付汝德-克雷洛夫力　

Fi——惯性力　Fr——阻尼力　Fd——耗散力

在上式中,FS、Fi、Fr和Fd是物体存在引起流场压力变化产生的,Ffk是由于未经扰动的波浪沿着结构物边界的压力分布产生的。对于细长物体,如果K/D大于5.0(K是波长,D是圆柱的直径),耗散力可以忽略。

[1]

(1)

2　波浪中的静压力

考虑有限波幅波形的影响,圆形构件上的静压力可以用流体静力学的方法计算。对于图1所示的单位长度的圆形切片,静压力的垂直分量和水平分量分别为

Fsz=1/2CR2[2P+H2-H1+sin(H1-H2)]

Fsz=1/2CR2(sinH1-sinH2)ûsinH1-sinH2û

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