第四章 大尺度结构物优秀PPT.ppt

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1、第四章 大尺度结构物第一页，本课件共有40页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，为修正系数第二页，本课件共有40页几种典型的结构物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：第三页，本课件共有40页和差化积，积化和差第四页，本课件共有40页 （柱体轴上质点水平加速度）所以 同理 第五页，本课件共有40页二二 水平半柱体水平半柱体若半柱体坐底第六页，本课件共有40页同理第七页，

2、本课件共有40页三 球 (为球心处水质点加速度分量)第八页，本课件共有40页四 半球第九页，本课件共有40页五、垂直柱体（自己看书）第十页，本课件共有40页六、矩形箱体第十一页，本课件共有40页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）第十二页，本课件共有40页八、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第十三页，本课件共有40页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：第十四页，本课件共有40

3、页二、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：第十五页，本课件共有40页（2）二阶边值问题 辐射条件第十六页，本课件共有40页三、结构物上的波浪力 Bernoulli方程：摄动展开：波浪力：第十七页，本课件共有40页四、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：第十八页，本课件共有40页第十九页，本课件共有40页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：第二十页，本课件共有40页波面抬高一

4、阶动压力第二十一页，本课件共有40页单位高度上柱体水平力引入延迟相位 处水质点加速度第二十二页，本课件共有40页第二十三页，本课件共有40页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二十四页，本课件共有40页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力第二十五页，本课件共有40页第二十六页，本课件共有40页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

5、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。第二十七页，本课件共有40页基本数据：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 第二十八页，本课件共有40页（1）沉垫：D/L=50/239.2=0.209(采用F-K理论)(ka=0.06575，CH=5.0)第二十九页，本课件共有40页(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 第三十页，本课件共有40页第三十一页，本课件共有40页段2，D=5m，柱下、上底面坐标S3=30m，S4=40m 第三十二页，本课件共有40页单柱水平波浪力：第三十三页，本课件共有40页（3）平台水平方向总波浪力第三十四页，本课件共有40页（4）绘图（）第三十五页，本课件共有40页第三十六页，本课件共有40页(5)平台水平方向总波浪倾覆力矩第三十七页，本课件共有40页第三十八页，本课件共有40页第三十九页，本课件共有40页第四十页，本课件共有40页