垂直桩柱上总波浪力的试验研究

本文基于Morison公式和线性波理论,根据试验室里规则波和强制波作用下小直径圆形桩柱上总波浪力的试验资料分析,讨论了规则波3相似文献   

小波浪高雷诺数时垂直桩柱的波流力

本文在0.45×105≤Re≤5.5×105,2.94≤KC≤7.85的范围内实验研究了作用于垂直桩柱上的波浪力,比较了阻力系数和惯性力系数在不同雷诺数区域之中的异同,分析了桩柱升力的频率特性,给出了考虑桩柱振动影响在内的桩柱阻力及升力自功率谱的数学表达式.     

作用于小尺度圆柱上的波浪、水流力

基于Morison方程和线性波及线性波浪谱理论,经过系统的大量的实验研究,探讨了单柱与串、并列双柱在规则波和不规则波与水流共同作用下,圆柱上所受正向力、升力及其合力的特征。从而给出了单柱上速度力系数C_d、惯性力系数C_m及升力系数C_l与KC数的相关关系以及串、并列双柱所受正向力、升力及合力的群桩影响系数与相对桩距和KC数之间的相关关系。     

倾斜杆件上的波流力谱——实验研究

海洋结构中,大部分结构均由杆件组成的。对于垂直杆件上的波浪力,人们已经做了大量的理论和实验上的研究工作,得到了相当多的观测资料,建立了比较实用的计算方法。实际海洋结构上的杆件,一般都或多或少地倾斜着,垂直杆件只不过是倾斜杆件的一种特例。因此,波浪、水流对倾斜杆件的作用问题,更具有其广泛性和代表性。但由于倾斜杆件上波流作用力的复杂性,这一方面的研究,尤其是不规则波浪作用下的研究,至今见到的工作较少。实际工程计算中,往往借助于垂直桩柱下的资料和方法进行。     

斜向波流作用下水平杆件上的波力谱

本文根据作者提出的线性化方法,对于斜向波浪和水流作用下水平杆件上的拖曳力做了线性化。根据线性波浪理论,求得了水平杆件上和整个杆件上的力谱矩阵。整个杆件上的力谱矩阵可通过单元波力谱与波向影响函数而得到。计算表明,波浪方向对力谱的影响较水流方向的影响更为显著。     

桩柱上波浪力的概率分布

本文试验研究了规则波和不规则波作用下,桩柱上正向力和横向力的瞬时值分布和峰值分布。给出了分布参数随KC数变化的规律。     

浅水破碎波对直立圆柱作用力的试验研究

分析了桩柱破波力的构成特性,认为破碎波与桩柱作用过程中在不完全绕流区将出现由于附连质量迅速变化引起的冲击力和柱前后波面高度差引起的附加压差力;影响破碎波对直立圆柱作用力的因素应该包括确定破波特性的水底坡度i、入射深水波陡H_0/L_0及代表圆柱对破波作用影响的相对柱径D/H_0。通过从i=1/100到1/15五种底坡上桩柱破波力的系统试验,探索了桩柱破波力的作用特性,归纳了计算桩柱破波力的经验公式。     

多向不规则波作用下九桩群桩效应试验研究

小尺度群桩应用广泛,一直是学者研究的重点,小尺度有别于大尺度桩柱,由于桩柱周围存在漩涡的脱落,使得受力特性复杂。以往的研究过程中,波浪主要采用单向不规则波浪,并且试验模型多以两桩或三桩组成的群桩结构为主,桩数相对较少。多向不规则波与群桩结构的作用特点有别于单向不规则波且研究较少。通过物理模型试验,针对多向不规则波对于9桩桩排群桩结构的作用进行了研究。首先综合考虑KC1/3数和相对桩径的影响,提出以参数KCLD 1/3数来衡量群桩的效应,并分析了正向力与横向力随着参数KCLD 1/3数和相对桩距的变化关系,研究了群桩中不同桩位桩柱波浪力的变化规律和方向分布宽度对于群桩波浪力的影响。研究结果表明,群桩中各桩的正向力随着方向分布标准差的增大而减小,而横向力在相对桩距较大时随着方向分布标准差的增大而增大,同时群桩中不同位置桩上的波浪力具有较大的差异。     

不规则波作用于垂直桩柱上的正向力

通过试验,研究了规则波,特别是不规则波作用于孤立桩柱上的正向力,通过测定桩上的总波浪力并利用时域最小二乘法和互谱分析法,研究了Morison公式中的系数C_D、C_M与KC数和雷诺数的关系及其随频率的变化,给出了规则波和不规则波作用下的C_D、C_M与KC数的关系曲线,此外,从波、力之间的相干数角度,对传递函数法计算不规则波浪力的适用范围也作了分析。     

不规则波作用于双桩桩列上的横向力

实验研究了双桩并列和串列时不规则波浪作用于各桩上的横向力(同步测定了正向力);分析研究了横向力的时域特性和频域特性,给出了各桩的升力系数和横向力群桩系数随相对桩距和KC数的变化规律,还探讨了横向力和正向力的合力与正向力之比以及合力系数的变化规律。     

波浪和水流对孤立桩柱共同作用力的计算

当波与流同向共存时,作用在孤立桩柱上的力将显著增加.例如,作用在某石油码头桩柱上的波-流力.将比无流时的波力增加2-3倍,可见,在海洋工程荷载计算中,必须正确考虑流的影响.     

用Morison公式试算海洋内孤立波对桩柱的作用力和力矩

根据实测流速资料采用Morison公式初步计算了海洋内孤立波对桩柱的作用力和力矩。内孤立波对桩柱的作用力与表面波的作用力是明显不同的。内孤立波的作用力几乎分布在整个深度范围；它在铅直方向不但有量值变化。也有方向改变——第一模态内波的作用力在桩柱的上、下部位作用方向相反。表面波对桩柱的作用力随深度的增大较快的衰减。且深度的改变不会使作用力的方向发生变化。计算结果表明：引起2．1m／s水平流的内孤立波对桩柱产生的总作用力约相当于300m波长、18m波高的表面波的总作用力；由于海洋内孤立波能引起很大的水平流，它对海上石油平台桩柱产生的总作用力以及相对于海面的力矩是不能忽略的。因此，在海上石油平台设计中应充分重视内孤立波的作用。     

波群作用于垂直桩柱的峰力统计性质

研究具有窄谱和Ｗｅｉｂｕｌｌ波高分布的波群对非线性桩柱系统作用力的统计性质。求得了桩桩的波浪峰力的各种特征值及其比值。指出这些数值不仅是阻力一惯性力参数ｂＨ的函数，也随着波群因子而变化。本文模式更具广泛性。文中给出了一系列计算图表，可从理论计算波群作用于桩柱的波浪峰力。     

海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展

本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。     

波-流场中孤立桩柱上作用力系数的研究

本文基于波-流场中的线性波理论和模型试验,探讨了在同向波-流场中的孤立桩柱及按莫里逊(Morison)公式计算波-流力时的作用力系数,提出了以波-流场特征系数为参数的相对速度力系数的计算公式,并根据试验中实测的最大波-流力值,用二元线性回归的数理统计方法,求得了拟合最佳的速度力系数和惯性力系数。     

作用于并列双桩桩列上的波流力

本文通过实验研究测定了双桩并列时在不规则波和水流共同作用下在不同桩距条件下桩柱所受的正向力与横向力,分析了正向力、横向力及其合力的时域及频域特性,给出了正向力、横向力和合力群桩系数随相对桩距和KC_p数的变化规律.文中还探讨了双桩并列时合力值及其方向与单桩合力值和方向的比较.     

流体动力干扰对桩柱矩阵阵列波浪力的影响

随着超大型海洋结构物的设计和研究日益受到重视,研究多物体之间的流体动力干扰特性显得十分必要。用波动源在截面周线上分布的方法,就垂直桩柱间三维流体动力干扰对波浪力的影响进行了系统的研究,不仅可得到单行柱列的流体动力干扰力学机理的新特性,而且对多行桩柱阵列的研究也取得了若干新的发现：多行柱柱阵列的遮蔽作用强于单行的;无论是单行还是多行柱列,其流体动力干扰特性存在一个十分敏感的来波频域,在此区域内,力的幅值会大大超过其他频域的受力,而且桩柱阵列与交错阵列的力学特性也有所不同。这对超大型海洋结构物的设计有着重要的指导意义。     

不规则波和流对孤立桩柱共同作用力的计算

本文提出了用频谱法计算不规则波和同向水流对孤立桩柱共同作用力的方法。对计算波流力有关的统计量,如流中的波谱、速度谱、力谱和相应的均方根值等提出了计算公式。文中,用算例对系统的传递函数、力谱及波——流力的大小作了分析和比较。指出,在波——流场中建造桩柱结构物时,必须考虑波——流共同作用的动力响应.而采用谱法求不规则波和流共同作用力是较简单和适用的。     

计算孤立小桩柱上随机波浪力的一个线性的Morison公式

本文在线性波理论下，从计算孤立小桩柱上随机波浪力的Ｍｏｒｉｓｏｎ公式出发，通过对波浪力的概率密度的推导和分析，提出了一个新的线性化的Ｍｏｒｉｓｏｎ公式，该公式与已在工程上广泛使用的Ｂｏｒｇｍａｎ１９６７年提出的线性化的Ｍｏｒｉｓｏｎ公式在对照力的线性化上略有不同，由这个公式计算的小桩柱上的阻力是按Ｂｏｒｇｍａｎ线性化的Ｍｏｒｉｓｏｎ公式进行计算所得结果的１．０８倍，但按这个新的线性化的Ｍｏｒｉｓｏ     

桩群上的最大总波浪力

桩群上的总波浪力基于线性化的Morison方程,作用在桩群上(图1)的总波浪力F(t)及总波力矩M(t)为:.