立波波浪力计算
波浪力的计算
波浪力的计算需要两方面理论的支持：波浪运动理论及波浪荷载计算理论。
前者研究波浪的运动，后者在已知波浪运动的前提下计算波浪对水中物体的作用。
几种常用的波浪普： 1.P-M谱Pierson 和Moskowitz适用于无限风速发在的波浪普。
国际船模水池会议（ITTC）推荐采用这一形式的波，故也称为ITTC波谱。
JONSWAP（Joint north sea wave project）.是一种频谱。
3.应力范围的长期分布模型：1.离散型模型，2.分段连续型模型，3.连续模型。
1. 离散模型:用Hs作为波高，Tz为波浪周期，定义一个余弦波。
然后用规则波理论计算作用在结构上的波浪力。
并用准静定的方法计算结构呢I的应力。
缺陷：没有将波浪作为一个随机过程来处理。
每一海况的应力范围只有一个确的数值。
因此又称为确定性模型。
2.分段连续型模型每一短期海况中，交变应力过程是一个均值为0的平稳正态过程。
综合所有海况中应力范围的短期分布，并得出各个海况出现的疲劳，就得到应力范围的长期分布，它的形式是分段连续的。
应力范围的两种短期分布模型：1.Rayleigh分布和Rice分布。
在某一海况中交变应力均值为。
应力峰值服从Rayleigh分布。
通过计算得出应力范围也服从Rayleigh分布。
3.在船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析中，希望应力范围的长期分布能用一个连续的分布函数来描述。
这就是应力范围长期分布的连续模型.最常用的就是Weibull分布。
4.有义波高：（significant wave height）所有波浪中波高最大的三分之一波浪的平均高度。
用Hs表示。
5.Stokes五阶波给出了波陡的量度（H/L）H/L越大，波就越陡。
当波高与波长的比值大到一定程度时，波会破碎。
6.波速=波长与频率的乘积C=λ/T或者C=λf,其中f是频率。
或者T=2π/ω7.圆频率1.圆频率即2π秒内振动的次数，又叫角频率，和角速度的ω没有任何关系。
波浪力计算公式
波浪力计算公式波浪力是描述海浪对海岸或其他结构物的冲击力的物理量。
它是指海浪作用于单位长度海岸线或结构物上的力量。
波浪力的计算公式可以使用斯托克斯公式来表示。
斯托克斯公式是描述波浪力计算的经典公式，它基于假设波浪是理想的正弦波。
根据斯托克斯公式，波浪力可以表示为：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F是波浪力，ρ是水的密度，g是重力加速度，H是波高，L 是波长。
波浪力的计算公式可以帮助我们了解海浪对海岸线或其他结构物的冲击程度。
通过计算波浪力，我们可以评估海岸线的稳定性，预测海岸侵蚀的风险，设计合适的防护工程等。
在海岸工程中，波浪力的计算是一个重要的任务。
通过对波浪力的计算，可以确定合适的海岸保护结构的尺寸和类型。
根据波浪力的大小，我们可以选择适当的海岸防护工程，如堤防、防波堤、海堤等，以减轻海浪对海岸的冲击。
除了海岸工程，波浪力的计算在海洋工程和海洋能利用领域也具有重要意义。
在海洋工程中，波浪力的计算可以用于设计海上平台、船舶和海洋结构物的稳定性。
在海洋能利用领域，波浪力的计算可以用于评估波浪能量的潜力和设计波浪能发电设备。
波浪力的计算公式是基于理想的正弦波假设。
然而，在实际情况中，海浪往往是复杂的，包含多种频率和方向的波浪成分。
因此，在实际应用中，需要考虑更复杂的波浪模型和数值方法来计算波浪力。
波浪力的计算公式是描述海浪对海岸线或其他结构物冲击力的重要工具。
它可以帮助我们评估海岸侵蚀的风险，设计合适的海岸防护工程，以及评估海洋工程和海洋能利用的可行性。
通过深入研究波浪力的计算公式，我们可以更好地理解海洋与人类活动的相互作用，保护海岸环境，促进可持续发展。
波浪力计算公式
波浪力计算公式引言：在海洋工程中，波浪力是一个重要的参数，用于估计波浪对结构物的作用力。
波浪力的计算可以通过波浪力计算公式来实现。
本文将介绍波浪力计算公式的原理和应用，并探讨波浪力计算的相关问题。
一、波浪力计算公式的原理波浪力计算公式是根据波浪理论和结构动力学原理推导出来的。
其基本原理是根据波浪的特性和结构物的几何形状，通过计算波浪作用下的压力和力矩，进而得到波浪力的大小和方向。
二、常用的波浪力计算公式1. Morison公式：Morison公式是最常用的波浪力计算公式之一，适用于波浪作用下的柱状结构物。
该公式基于马克思-赫茨伯格(Morison)定律，考虑了波浪作用下的惯性力和阻力。
其表达式为：F = 0.5 * ρ * Cd * A * (dV/dt) + ρ * Cp * A * V * |V|其中，F为波浪力，ρ为水的密度，Cd和Cp分别为阻力系数和惯性系数，A为结构物的横截面积，V为波浪速度，dV/dt为波浪加速度。
2. Goda公式：Goda公式是一种改进的波浪力计算公式，适用于不规则波浪作用下的结构物。
该公式考虑了波浪的频率谱和结构物的响应特性，能更准确地估计波浪力。
其表达式为：F = ∫∫ (0.5 * ρ * Hs * g * S(f) * A * R(f)^2 * |H(f)|^2 * cos(θ))^0.5 df dθ其中，F为波浪力，ρ为水的密度，Hs为波浪高度，g为重力加速度，S(f)为波浪频率谱密度函数，A为结构物的横截面积，R(f)为结构物的响应函数，H(f)为波浪高度频谱密度函数，θ为波浪方向。
三、波浪力计算的应用波浪力计算公式广泛应用于海洋工程中的结构设计和安全评估。
通过计算波浪力，可以评估结构物的稳定性和安全性，为结构物的设计和施工提供依据。
例如，在海上风电场中，需要计算波浪力来评估风机基础的稳定性；在海岸工程中，需要计算波浪力来评估海堤的稳定性。
四、波浪力计算的相关问题1. 如何确定阻力系数和惯性系数？阻力系数和惯性系数是波浪力计算公式中的重要参数，可以通过试验或数值模拟来确定。
波浪力计算
群
Pma KnPmax Mm KnMmax
= 1 * 1.15 * 2641.4 = 3037.6 KN = 1 * 1.15 * 6225.3 = 7159.1 KN·M
⑵ 由
b 如
D = 4ab p
=
(
4* 12.95 * π
12.71 )1/2 = 14.476 m
本 14.476 m
D / 14.476 / 85 = 0.1703 查
大
位
高 水
极 端
胸墙 整体 沉箱
位
高 水
设 计
胸墙 整体 沉箱
位 水 低 计 设胸 整墙 体
位 水 低 端 极胸 整墙 体
水深d （m） 29.61
28.51
25.03 23.43
波长L （m）
88
85
76 76
Z1 （m）
25
0 25
0 25 0 25 0
Z2
Pmax
Mmax
（m） (KN) (KN·M)
+
(0.000)
]
= -578.3 KN·M
Pma
KN
Mm
KN·M
*
[
-1.32
-
(0.000)
]
= -1172 KN
Mu = 10.25 *
6.9 * 14.476 3 32
*
ch( ch(
2π* 2π*
0.00 28.51
/ /
85 85
) )
* [ 0.36 sin( 270 ) + 1.45 cos 270 )]
=
6705.2
*
1 4.1744
*
波浪作用力计算
计算目的： 计算目的：
对于陡墙式护面结构（防浪墙的稳定）、斜 对于陡墙式护面结构（防浪墙的稳定）、斜 ）、 坡式采用混凝土板护面层进行强度设计时， 坡式采用混凝土板护面层进行强度设计时，需进 行波浪作用力的计算。 行波浪作用力的计算。
计算内容： 计算内容：
分为直立式护面结构和斜坡式护面结构的波 浪作用力计算。 浪作用力计算文规范》 主要来自于《海港水文规范》公式和原苏联 规范公式。 规范公式。
正文有关条文的解释和说明 • 1. 应以海堤堤脚前的波浪要素作为计算波 浪要素，见第6章的规定 章的规定。 浪要素，见第 章的规定。 • 2. 应采用不规则波作为计算条件。 应采用不规则波作为计算条件。 • 3. 直立式护面和斜坡式护面。 直立式护面和斜坡式护面。 • 4. 对单一坡度陡墙式海堤计算，可参考相 对单一坡度陡墙式海堤计算， 关直立式海堤。 关直立式海堤。 • 5. 对重要海堤宜结合断面模型试验确定。 对重要海堤宜结合断面模型试验确定。
• 6. 斜坡上设置平台或护面坡比变化较大的 海堤， 海堤，以及对按允许部分越浪标准进行设 计的海堤， 计的海堤，波浪作用力计算宜进行专题研 究。
波浪力计算公式
波浪力计算公式引言：波浪力是指波浪对于物体施加的力量，它是海洋工程中一个重要的参数。
通过对波浪力进行准确的计算，可以帮助我们设计和构建海洋结构物，预测其受力情况，从而确保结构的安全性和稳定性。
本文将介绍波浪力的计算公式及其应用。
一、波浪力的定义波浪力是波浪作用在物体上的力量，它的大小与波浪的高度、周期、波浪传播方向以及物体的形状和尺寸等因素有关。
波浪力的计算是海洋工程中的一个重要问题，也是一项挑战性的任务。
二、波浪力的计算公式波浪力的计算公式可以用以下公式表示：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F为波浪力，ρ为水的密度，g为重力加速度，H为波浪高度，L为波长。
三、波浪力的应用波浪力的计算在海洋工程中有着广泛的应用。
例如，在设计海洋平台、堤坝、海底管道等结构物时，需要考虑波浪对这些结构物施加的力量。
通过使用波浪力计算公式，可以预测结构物在不同波浪条件下的受力情况，从而指导工程设计和施工过程。
在海洋工程中，波浪力的计算还可以用于预测海洋结构物的疲劳寿命。
由于波浪力是结构物受力的主要因素之一，通过对波浪力进行准确的计算，可以评估结构物的疲劳损伤程度，为结构物的维护和修复提供依据。
波浪力的计算还可以应用于海洋能利用领域。
波浪能和潮汐能是海洋能资源中的两个重要组成部分。
通过准确计算波浪力，可以评估波浪能装置的性能和效益，为海洋能的开发和利用提供科学依据。
四、波浪力计算的挑战和改进尽管波浪力的计算公式已经相对成熟，但在实际应用中仍然存在一些挑战。
例如，波浪力的计算需要准确测量波浪的高度、周期和波长等参数，这对于海洋工程来说是一项技术难题。
另外，波浪力的计算还需要考虑波浪与结构物之间的相互作用，这也增加了计算的复杂性。
为了解决这些问题，研究人员正在不断改进波浪力的计算方法。
一方面，他们致力于改进波浪参数的测量技术，例如利用遥感技术和数值模拟方法来获取更准确的波浪参数。
另一方面，他们还在研究波浪与结构物之间的相互作用机理，以提高波浪力计算的准确性。
立波波浪力计算
当H/L≥1/30和 0.2<d/L<0.5和d/L≥ 0.5时的立波波峰波 浪力
ps= 14.965 pz= 12.40019 pb= 3.408621
单位长度墙身上的 总波浪力
P= 86.69196 墙底面上的波浪浮 托力
Pc= 245.6977 单位长度墙身上的 水平总波浪力矩 单位长度墙底面M上c= 2039.281 的波浪浮托力
Puc= 75.91264 ▲▲请用其他的计 算结果▲▲ 当d≥1.8H， d/L=0.05～0.12时，
ηt= 1.033713
pot= 10.59556
pdt= 13.09176
单位长度墙身上的 水平总波浪力
9
Pbc
0.0622 1.32641 -2.97557
9
Pdc
0.28649 -3.86766 38.4195
9
波浪力及力矩计算：
一、波峰作用 波浪压力强度为零 处：
PH MPH PV MPV PU MPU 二、波谷作用 hs 波浪压力强度最大 处： PH MPH PV MPV PU MPU
4.960 m
8.1.3.2 8.1.4.1
8.1.4.2
ηc/d= hc/d= Pac=
P 0.016869 -0.03557
-0.2209
1.040973 0.643094 0.696269
0.887005 0.642842 0.335617
0.724693072 0.363360145 12.16547429
9
Pbc
0.14574 -0.02403 0.91976
波浪力学第五章_大尺度结构物上的波浪力
Froude-Krylov假定：
F = CFK
C = F = FK + Fd
FK
FK
王 树
• C——绕射系数
青
第中 五章 大尺度结构物上的波浪力
5.1 线性绕射问题
国
海
洋 大
{ 5.1.2 绕射系数和质量系数
学
海
洋
工 程 系
对尺度较小（D/L<0.2)结构物，忽略绕射效应，
海 洋 工 程
C
5.1 线性绕射问题
国
海
洋 大
{ 5.1.1 线性绕射问题的基本方程和边界条件
学
海
洋
工 程 系
求解得到以复数形式表示的绕射波速度势；
将其与己知的入射波速度势线性迭加，可得到扰动后 波动场内任一点总速度势。
海
应用线性化的伯努利方程便可得到结构物表面上的波
洋
工 程
压强分布。
波
浪 力
若不计静压强pgz，则结构物表面上各点的波压强为:
浪
力
学
∑ =
ρgH 2
chkz chkd{[A0a
+
∞
2
m=0
(−1)m
([A2ma
cos2mθ
+
A(2m−1)b
cos(2m
−1)θ)]cosωt
∞
∑ +[A0b + 2 (−1)m([A2mb cos2mθ− A(2m−1)a cos(2m−1)θ)]sinωt} m=0
王 树 青
第中 五章 大尺度结构物上的波浪力
zc2adxo第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式大学海洋工?程系?海洋工程波浪力学王树青入射波速度势?ighchkzikx?ti2chkde柱坐标系速度势eikxeikrcoscoskrcosisinkrcosghchkzi?i2chkdmjmkrcoszme?itm0c2adxo第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工程系海洋工程波浪力学王树青52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式?散射波速度势yrx?s1?s1?s?s02222r?rr??r?z222ghchkz?itzs?imbmhmkrcosme2chkdm0chmkrjmkriymkr2adxo第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式?总速度势程系海洋工程波浪力学王树青ghchkzchkdi?imjmkrcosme?it2m0?ighchkzs?it2chkdmbmhmkrcosmem0xyztixyztsxyzt?ighchkz2chkdmjmkrcosmm0mbmhmkrcosme?itm0第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工程系海洋工程波浪力学王树青52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式?总速度势ghchkz?imjmkrcosm2chkdm0m0mbmhmkrcosme?it?确定系数bm柱面边界条件urra???i?s???0?rra??r?r?rakajmbm?kahmkrjmghchkz?it?imjmkr?hmkrcosmekr2chkdm0hm第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工程系海洋工程波浪力学王树青52大直径直立圆柱上的波浪力yrx521maccamy?fuchs公式?柱面压强?p??trakajmghchkz?itmjmka?hmkacosmeka2chkdm0hmghchkzma0a2?1a2macos2ma2m?1bcos2m?1cost2chkdm0a0b2?1a2mbcos2m?a2m?1acos2m?1sintmm0第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式大学海洋工?程系海洋工程波浪力学王树青任意高度z处顺波向的水平波力yrf2hy?0pasina
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＝
787.31
＝ 7263.211
＝
0
＝
0
＝ 19.30215
＝
128.681
8.1.2.1 8.1.2.2
波高H(m) 波长L(m)
波浪平均周期T(s)
9
Pbc
0.14574 -0.02403 0.91976
9
Pdc
-0.18 -0.00015 2.54341
9
B
Poc
1.31427 -1.20064 -0.6736
9
Pbc
-3.07372 2.91585 0.11046
9
Pdc
-0.03291 0.17453 0.65074
9
q
Poc
0.03765 0.46443 2.91698
Pc= 245.6977 单位长度墙身上的 水平总波浪力矩 单位长度墙底面M上c= 2039.281 的波浪浮托力
Puc= 75.91264 ▲▲请用其他的计 算结果▲▲ 当d≥1.8H， d/L=0.05～0.12时，
ηt= 1.033713
pot= 10.59556
pdt= 13.09176
单位长度墙身上的 水平总波浪力
p= 7.4825 单位长度墙身上的 总波浪力
P= 97.01061 Mp= 629.0374
近破波波峰作用 （d1>=0.6H)
Z= 7.4591 ps= FALSE pb= 0 单位长度墙身上的 总波浪力 P= FALSE
T
9
H
6.11
d
12.1
A
Poc
0.02901 -0.00011 2.14082
当d≥1.8H， d/L=0.05～0.12时T，*= 4.327999
m= 1.036615 Bη= 1.225477 ηc= 1.647366
n= 1 hc= 1.098244 poc= 25.64903 pbc= 11.82702 pdc= 15.18253 pac= 8.549677 单位长度墙身上的 水平总波浪力
9
Pbc
0.0622 1.32641 -2.97557
9
Pdc
0.28649 -3.86766 38.4195
9
波浪力及力矩计算：
一、波峰作用 波浪压力强度为零 处：
PH MPH PV MPV PU MPU 二、波谷作用 hs 波浪压力强度最大 处： PH MPH PV MPV PU MPU
4.960 m
72.5184975 46.99529986 41.26126962
d1/d= 0.956927
判断波态
T g 8,d 2H或T g 8,d 1.8H ——立波
d
d
立波
T g 4.328
d
2H= 2.920 1.8H= 2.628
T g 8,d 2H，i 1/10或T g 8,d 1.8H,i 1/10——远破波
8.1.3.2 8.1.4.1
8.1.4.2
ηc/d= hc/d= Pac=
P 0.016869 -0.03557
-0.2209
1.040973 0.643094 0.696269
0.887005 0.642842 0.335617
0.724693072 0.363360145 12.16547429
d
T
g
d
4.328
d
远破波
2H= 2.920 1.8H= 2.628
d1 1.8H ——立波
d1 1.8H ——近破波
立波
13.330 >=
1.8H= 2.628
d1 1.5H ——立波 13.330 >=
d1 1.5H ——近破波 1.5H= 2.190
立波
0
0
建筑物前水深d(m) 基床上水深d1(m) 直墙的底宽b(m) 建筑物前水底坡度I 远破波时系数K1 远破波时系数K2 水位
1.46 40.45 5.16
13.93 13.33 10 0 1.25 1.13 3.33
加速度
9.8
波长试 算： 40.446388
L/H=
27.70548 0.344376
暗基床
◆◆◆该条件下产生 立波◆◆◆
d1 d 23
1 3
d1
d
2 3
中基床
0.41395
d1
d
1 3
低基床
判断
T g 8,d 2H或T d
T g 4.328
d
T g 8,d 2H，i 1/10或T
d
T
g
d
4.328
d1 1.8H ——立波
d1=
d1 1.5H ——立波 d1=
8.1.3.1
Mp= 838.5474 Mpu= 64.34048 ▲▲请用其他的计 算结果▲▲
当H/L≥1/30和 0.2<d/L<0.5和d/L≥ 0.5时的立波波峰波 浪力
ps= 14.965 pz= 12.40019 pb= 3.408621
单位长度墙身上的 总波浪力
P= 86.69196 墙底面上的波浪浮 托力
远破波波浪力波峰 作用力计算
ps= 21.13806 pz= 14.79664 pd= 10.56903 单位长度墙身上的 总波浪力
0.169982
p= 188.3507 Mp= 1446.23 墙底面上的波浪浮 托力 pu= 36.99161 Mpu= 246.6107 远破波波浪力波谷 作用力计算
Pu= 17.04311
Mp1= 500.5318
※※请用该部分的 计算结果※※
当H/L≥1/30和 0.2<d/L<0.5和d/L≥ 0.5时的立波波谷波 浪力
hs= 0.169982 pd'= 3.393871 ps'= 13.22268 pb'= 3.860429 单位长度墙身上的 总波浪力 P'= 111.3689 单位长度墙底面上 方向向下的波浪力 Pu'= 19.30215 单位长度上波吸力 产生的力矩 MPB= 838.5474 单位长度上浮托力 产生的力矩 MPBU= 64.34048 ※※请用该部分的 计算结果※※
单位长度墙身上的 总波浪力
P= 140.5804 Mp= 1195.811 墙底面上的波浪浮 托力 Pu= 19.53622
▲▲请用其他的计 算结果▲▲
当H/L≥1/30和 d/L=0.139～0.2时， 立波波谷作用时波 浪力
pd'= 3.393871 ps'= 13.22268 pb'= 3.860429 单位长度墙身上的 总波浪力 P'= 111.3689 单位长度墙底面上 方向向下的波浪力 Pu'= 19.30215
Pt= 158.2156
Mp= 1022.8 单位长度墙底面上 方向向下的波浪力
Put= 65.45879 Mpu= 218.196
▲▲请用其他的计 算结果▲▲
当H/L≥1/30和 d/L=0.139～0.2时， 立波波峰作用时波 浪力
hs= 0.169982 pd= 3.393871 ps= 15.31267 pb= 3.907243