第四章 大尺度结构物精选PPT.ppt

第四章 大尺度结构物第1页，此课件共40页哦4-1 Froude-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，为修正系数第2页，此课件共40页哦几种典型的结构物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：第3页，此课件共40页哦和差化积，积化和差第4页，此课件共40页哦 （柱体轴上质点水平加速度）所以 同理 第5页，此课件共40页哦二二 水平半柱体水平半柱体若半柱体坐底第6页，此课件共40页哦同理第7页，此课件共40页哦三 球 (为球心处水质点加速度分量)第8页，此课件共40页哦四 半球第9页，此课件共40页哦五、垂直柱体（自己看书）第10页，此课件共40页哦六、矩形箱体第11页，此课件共40页哦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）第12页，此课件共40页哦八、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第13页，此课件共40页哦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：第14页，此课件共40页哦二、摄动展开二、摄动展开（1）一阶边值问题）一阶边值问题 辐射条件辐射条件：第15页，此课件共40页哦（2）二阶边值问题 辐射条件第16页，此课件共40页哦三、结构物上的波浪力 Bernoulli方程：摄动展开：波浪力：第17页，此课件共40页哦四、解析形势的解四、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：固定垂直柱体：一阶边值问题：一阶边值问题：第18页，此课件共40页哦第19页，此课件共40页哦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：第20页，此课件共40页哦波面抬高一阶动压力第21页，此课件共40页哦单位高度上柱体水平力引入延迟相位 处水质点加速度第22页，此课件共40页哦第23页，此课件共40页哦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第24页，此课件共40页哦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1.72.6，CH约为1.0，波浪力近似为F-K力第25页，此课件共40页哦第26页，此课件共40页哦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。第27页，此课件共40页哦基本数据：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 第28页，此课件共40页哦（1）沉垫：D/L=50/239.2=0.209(采用F-K理论)(ka=0.06575，CH=5.0)第29页，此课件共40页哦(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 第30页，此课件共40页哦第31页，此课件共40页哦段2，D=5m，柱下、上底面坐标S3=30m，S4=40m 第32页，此课件共40页哦单柱水平波浪力：第33页，此课件共40页哦（3）平台水平方向总波浪力第34页，此课件共40页哦（4）绘图（）第35页，此课件共40页哦第36页，此课件共40页哦(5)平台水平方向总波浪倾覆力矩第37页，此课件共40页哦第38页，此课件共40页哦第39页，此课件共40页哦第40页，此课件共40页哦