东海海域随机波浪荷载的计算

摘要

波浪荷载是作用在海洋平台上的最主要荷载之一，因此波浪荷载的正确计算十分重要。由于多种因素的影响，使得波浪成为一种高度不规则和不可重复的现象，实际上是一种随机波浪。因此只有按随机波来研究波浪，才能正确的描述波浪。50年代初皮尔生最先将瑞斯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之一。由于实际海浪的复杂性，还有区域的复杂性，现有的波浪谱理论只能在一定的区域内适用，不同区域的波浪谱建立应和实测资料联系起来。本文根据东海海域实测波浪要素资料，利用波谱的一般形式计算出东海海域的波浪谱。并且和国内外常用的P－M谱，B－M谱，ISSC谱进行了比较，发现实测谱的谱峰频率比理论谱大，但峰值比理论谱小。在此基础上，利用线性的传递函数和Morison公式建立了波浪载荷谱模型，利用谱与波浪要素的关系，得到谱与波浪力的关系，并进行数值计算得到了作用于平台上的波浪力，所得的结果与代表波法和概率计算法进行了比较，计算结果基本接近。最后比较了惯性力项与拖曳力项随平台直径的变化情况，平台直径的大小对这两项占整个波浪力的比重影响很大，随着平台直径的增大，拖曳力的影响越来越小，以至可以忽略不计。