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发表于 2011-3-9 19:47
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来自： 中国上海
这里就上述的发表的文献增加了锚泊系统运动和载荷分析描述。
由于浮式结构物与锚泊系统组成的整个系统在受到风、浪和流作用下
运动是一个非常复杂的运动过程，而风又是由稳定风和脉动风组成的[36][32]，流其实也是由稳定流加上脉动流组成，并且流和风同时还具有三维的效应，波浪的组成更加复杂，所以通常情况对上述环境载荷做了简化。
3.3.1 环境载荷的简化
3.3.1.1 风载简化[117] [36][32][55]
海面上的风不仅是产生海浪的主要原因，而且还直接使用在水面上的船舶部分。海风可以引起船舶的侧倾、偏航等不良运动，有时甚至影响船舶的安全航行。
在自然界中，实际的风其速度和方向都是随时随地变化的，由于空气流动而在海面上形成的阵风可以认为是由两部分组成(参考Davenport的研究结果)：
 周期较大(几十分钟以上)的子风波，其幅值服从瑞利分布，由于其相对船的运动时间(摇荡运动)的几秒至几分钟而言，所以可看作为定常风(Mean Wind)。
 周期在几分钟以下的那部分子风波，是由空气的湍流运动引起的，这里称它为湍流风(Turbulent Wind)，它可以用谱密度函数来表示。对于较深水域的多点锚泊系统的设计，当风场所包含的能量主要部分在该系统的固有振荡频率附近时，由于锚泊系统阻尼较小，变动的风速可能会引起该系统发生共振现象，所以有必要研究这部分子风波。这一部分一般用海风谱密度来表示，主要的海风谱包括Davenport海风谱、API海风谱、Harris海风谱、Harris-Det norske Vertas海风谱、Queuffeulou海风谱、Kaimal海风谱、Ochi-Shin海风谱、ISO 19901-1海风谱、Hino海风谱和Wills 海风谱等等。
3.3.1.2 流载简化
海流是船舶在海上遇到的另一种扰动，它可以引起船舶的偏航，引起动力定位船舶的位置变化等。海流主要是由潮汐、风、海水密度不同等因素引起的，海流的变化是较缓慢的，所以通常认为海流是定常干扰。
3.3.1.3 波浪载载荷简化
海浪是一个很复杂的随机过程，而船舶的形状又是非常特殊，所以海浪对船舶的扰动力和扰动力矩也是非常复杂的。50年代初Pieson最先将Rice关于无线电噪音的理论应用于海浪。从此利用谱以随机过程描述海浪成为主要的研究途径。一般认为海浪是平稳正态各态历经随机过程，把无限多个随机的余弦波叠加起来以描述一个定点的波面，海浪的总能量由各组成波提供，所以海浪的能量就由海浪能量谱密度函数来表示[113]，主要的海浪谱密度包括Pierson-Moscowitz 谱、ITTC 单参数谱、ITTC 双参数谱(ISSC波谱)、布氏(Bretschneider)谱(二参数谱)、斯科特谱、六参数谱、 达布歇尔谱(Darbyshire)、美国船模试验池协会波浪谱、JOWSWAP 谱、Wallops 谱、浅水风浪谱和涌浪谱和高斯贝尔(Gaussian bell)涌等等。
作用在船体结构上的波浪载通常指在工程实用方法包括二维线性势流理论的切片法；作为切片法扩展应用的、非线性波浪载荷计算的时域方法与频域方法；高速细长体理论(即二维半理论)；以及三维线性势流理论的 数值计算[122]。
各种方法均将作用在船体上的流体力分为三类：
 第一类力与物体在静水中作振荡运动有关，即波浪辐射力。这类力为重流体的惯性和阻尼性质所影响，表示为阻加质量和阻尼系数；
 第二类力为波浪扰动力，它可分为两个部分：一部分由进行波的压力场产生，称为波浪主干扰力；一部分由进行波对物体绕射引起的附加压力场所产生，称为绕射波干扰力；
 第三类为恢复力，它由浮力及静力特性所决定的，称为静水回复力。
对于系泊系统的平面运动时，二阶慢漂运动的位移远大于一阶振荡位移(纵荡、横荡和首摇)，因此，二阶慢变漂移力在系泊力中占很大比例。为此，建立了二阶慢变漂移力的系泊力计算方法。
但涉及的二阶慢变漂移力传递函数的计算中，只计及了一阶速度势
及二阶波浪干扰力的影响，而忽略了二阶势及二阶运动对二阶波浪干扰力的贡献。其原因在一是二阶势对二阶波浪干扰力的影响远比一阶势为小；二是二阶势的求解至今仍无令人满意的理论方法，二阶势及波浪阻尼的精确确定有待于进一步研究。 |
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发表于 2011-3-8 20:14
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