浮体水动力分析的基本理论
水动力模型体系
水动力模型体系
水动力模型体系是指用于描述和预测水流动行为的一套理论和模型。
这个体系包括了以下几个方面的内容：
1. 基本方程：水动力模型体系基于基本的连续性方程、动量方程和能量方程，其中连续性方程描述了质量守恒，动量方程描述了动量守恒，能量方程描述了能量守恒。
这些方程是描述水体运动和变化的基础。
2. 边界条件：水动力模型体系还包括边界条件，这些条件描述了水体与周围环境的相互作用。
边界条件可以是水体表面的波浪、水体底部的摩擦力、水体与河岸或其他障碍物的相互作用等。
3. 参数和初值条件：水动力模型体系中需要确定一些参数和初值条件，例如水体的密度、水体的黏度、离散化网格的大小等。
这些参数和初值条件的选择对于模型的准确性和可靠性有重要影响。
4. 数值模拟方法：水动力模型体系基于数值方法，通过将水动力方程离散化为差分或有限元等形式，使用计算机进行数值求解。
数值模拟方法可以模拟复杂的水体流动过程，例如湍流、相对运动、分离流等。
水动力模型体系在水工、海洋工程、河流流域管理等领域有广泛应用。
它可以用于预测水流速度、水位、流量等参数，帮助工程师设计有效的水利工程和河流管理措施。
此外，水动力模
型体系还可以用于模拟水体污染传输、河流泥沙运动等问题，为环境保护和资源管理提供支持。
流体中浮式结构物水动力响应分析
流体中浮式结构物水动力响应分析关键词：floating struction; hydrodynamic; fluid浮式深海平台的水动力特性问题的深入研究，可以为我国油气勘探开发系统装备的设计、制造与应用提供技术支持，提高我国未来在深水油气勘探开发中使用浮式平台的技术水平和安全性，并在国际深水资源开发领域的学术高地上占有一席之地。
理论分析方法、数值计算方法和流体实验方法是流体力学科研工作中最常用的三种方法。
这几篇文章都是利用数值方法，分析结构物在流体中受到的作用，并分析了影响作用的因素。
几篇文章分别根据不同的工程背景，从并行布置的圆柱绕流、水坝竖直闸门的水压力、规则波中张力腿平台的流体响应、电机轴承系统支承结构这几个不同角度分析了流体与结构物的作用以及结构物的流体响应。
一般首先进行数学分析，考察问题中所涉及的变量，列出控制方程；然后进行建模，建立模型的时候采用有限元方法；接着确定模型参数；设置边界条件；绘制网格；进行数值计算。
分析影响电机轴承系统的基础和支承结构的因素的时候，数学推导过程中运用利用整体体积、阻尼系数和固有频率等模态参数。
采用有限元方法建立轴承模型和基础模型。
基础的模型参数是由响应函数和各自的傅立叶转换估计得来的，实验验证它是正确的。
综合考察电机轴承系统和基础完成了整个系统的频率响应分析。
并行布置的圆柱绕流的水动力系数评估中。
利用有限体积法用来研究水动力系数。
为了证实这种数值方法的适用性，举了一个分层粘性流体绕单个圆柱的例子，结果与原先公开的数据相一致。
仔细考察发现五种不同的涡流模型可以很好地描述水动力系数的改变，也可以用来解释两个绕流圆柱周围的流场。
考虑流体与建筑的影响下的竖直闸门的水压力时。
运用有限元法研究了连接在一个钢制水坝且受到地面加速度影响的竖直闸门的水压力，研究了波浪对建筑作用的水动力，包括来波频率、流体的可压缩性和动压下闸门的变形。
《水动力学理论基础》课件
重大突破
回顾水动力学领域的重大发现和 创新成果，以及它们对科学与工 程的影响。
势流理论
探索理想流体的势流理论以及它在实际 中的应用。
湍流和边界层理论
湍流现象
了解湍流的本质和特征，以 及其在实际中的影响。
边界层的形成
探究流体在边界附近的运动 规律，以及边界层的重要性。
边界层控制
思考如何控制边界层，以减 少阻力和实现更高的效率。
纳维-斯托克斯方程
方程表达
深入了解纳维-斯托克斯方程，它 描述了流体运动的基本规律。
水动力学的环境应用
1 水体污染模拟
使用水动力学模型评估和 预测水体污染的传播和影 响。
2 海岸工程
研究海岸侵蚀、海洋能源 利用等问题，保护生态环 境和人类安全。
3 水力发电
探讨利用水动力学原理进 行可持续的水力发电的技 术和方案。
总结与未来发展
研究趋势
展望水动学研究的未来发展方 向和挑战。
潜在应用
流体力学基础
流体的性质
探索流体的特性，包括粘性、密 度和表观黏度等。
流体力学的基本原理
学习流体力学的基本方程和质量 守恒定律。
流体分类
研究不同类型的流体，例如牛顿 流体和非牛顿流体。
流体运动的描述与分析
1
涡度和环流
2
讨论涡度和环流的重要性，以及它们在
流体运动中的角色。
3
流线、路径线和划线
解释流体运动中不同类型曲线的概念和 应用。
数值解法
讨论使用数值方法解决流体流动 问题的相关技术和算法。
工程应用
探索纳维-斯托克斯方程在不同工 程领域中的应用。
系泊载液浮体水动力特性的数值及试验研究
系泊载液浮体水动力特性的数值及试验研究浮式结构作为港口和海洋工程建设中的重要结构形式,一直受到人们的关注。
其中,载液浮体是一类应用广泛的海上浮式结构,例如浮式生产储卸油装置(FPSO),LNG及LPG运输船等。
近些年来,随着人们对海洋资源开发的进一步深入,载液浮体的工程应用范围又有了新的拓展,例如海上浮式储油舱,深海半潜养殖浮箱等。
与传统的浮式结构类似,海上风浪会激励载液浮体产生运动。
额外地,浮体运动可激励内部液体发生晃荡,这将对结构的水动力特性产生影响。
由于载液浮体受外部波浪和内部液体晃荡的联合作用,预测它在不同波况下的运动响应非常困难。
若载液浮体进一步受到锚泊系统的约束,该问题将变的更加复杂。
现阶段亟待开展对于系泊载液浮体的水动力特性研究,保证其在不同海况条件下的结构安全,拓展它在海洋工程中的应用范围。
为了分析系泊载液浮体在波浪作用下的水动力特性,本文基于有限体积方法和VOF方法,建立了可考虑浮体内外流场与浮体自身运动耦合作用的粘性流数值波浪水槽模型。
应用该数学模型,本文对一种典型的系泊载液浮体结构开展了数值模拟研究。
此外,本文在实验室的波浪水槽内开展了物理模型试验,研究了该结构在不同相对宽度、不同波高条件下的水动力特性和锚链约束力,分析了液体晃荡和系泊锚链刚度对其水动力特性的影响。
物理模型试验也为本文建立的数学模型提供了基础验证数据。
在建立数学模型的过程中,本文遵循了由简单到复杂的研究路线。
首先,本文将前人建立的数值波浪水槽模型与动网格技术结合,实现了用网格法描述自由漂浮结构的较大幅度运动。
在浮体运动计算方面,本文开发了基于多次迭代计算的强流固耦合计算模型,有效解决了多自由度运动求解过程中发生的数值计算不稳定现象。
进一步地,基于集中质量法的基本原理,本文开发了悬链线形式锚链的约束力求解模型。
最后,本文通过压力积分的方式求解作用于浮体结构上的流体力与力矩,将外部波浪与内部液体晃荡的作用统一为外力成分参与运动方程计算,实现了对波浪联合液体晃荡作用下系泊浮体运动这一复杂流固耦合问题的求解。
浮体水动力分析的基本理论
2 浮体水动力分析的基本理论2.1 势流理论流场中速度场是标量函数（即速度势）梯度的流称为势流（Potential Flow ）。
特点是无旋、无黏、不可压缩。
简谐传播的波浪中具有浮动刚体的流场速度势可以分为三个部分：∅(x,y,z,t )=∅r +∅ω+∅d 1 （2-1）∅r 为浮体运动产生的辐射势；波浪未经浮体扰动的入射势表示为∅ω；∅d 为波浪绕射势，是波浪穿过浮体后产生的。
需要满足的边界条件有：① 普拉斯方程（Laplace Equation ）：ð2∅ðx 2+ð2∅ðy 2+ð2∅ðz 2=0 （2-2）② 底边界条件：ð∅ðz=0，z =−ℎ （2-3）③ 由表面条件：ð2∅ðt 2+g ð∅ðz =0，z =0 （2-4）④ 没物体表面条件：ð∅ðn=∑v j f j (x,y,z)6j=1 （2-5） ⑤辐射条件：辐射波无穷远处速度势趋近于0lim R→∞∅=0 （2-6）2.1.1 波浪力的组成浮体浸入水中受到的力和力矩分别为：⎰⎰-=Sn p dS )*(F （2-7）dS n r p S⎰⎰-=)*(*M （2-8）S 表示浮体湿表面，n ⃗ 的方向是由浮体内指向流场。
用线性化的伯努利方程以速度势表达压力：gz tdt t r gz t p ρδδφδδφωδδφρρδδφρ-++-=--=)( （2-9） 则s d r F F F F +++=ωF （2-10） s d r M M M M +++=ωM （2-11）辐射载荷表达为r F 、r M ，是由浮体强迫振动产生的；浮体固定时，入射波浪产生的载荷表示为ωF 、ωM ；浮体固定时，产生的绕射波载荷表示为d F 、d M ；静水力载荷表示为s F 、s M 。
2.1.2 附加质量与辐射阻尼当浮体发生强迫振动时，其在j 方向和k 方向产生的耦合水动力包含附加质量和辐射阻尼两个部分：⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎰⎰⎰⎰S kj S k j kjdS n dS n M φφρωφφρIm N ，Re kj （2-12）⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎰⎰⎰⎰S jk Sj kdS n dS n M φφρωφφρIm N ，Re kj jk （2-13） 如图2.1所示为波激力、附连质量力、阻尼力和回复力的叠加。
水动力学基础分析课件
03
水动力学基本原理
伯努利方程
01
02
03
定义
伯努利方程是描述理想液 体在重力场作稳固流动时， 拥有压力能、位能和动能 之间转变的状况。
公式
给定流体的密度为ρ，速 度为v，高度为h，则伯努 利方程可表示为： Z+p/ρg+v^2/2g=C
意义
表明液体的压力能、位能 和动能之间能够互相转变， 且总和保持不变。
连续性方程
定义
连续性方程是质量守恒定律在水 动力学中的具体表达。
公式
连续性方程的数学表达式为： divergence of velocity = 0
意义
表示液体在运动过程中，单位时间 流入、流出控制体积的质量流量之 差等于体积V中液体质量的变化率。
实验设备
设计和搭建实验设备，模拟流体运动现象。
数据采集
采集实验数据，包括速度、压力、温度等参数。
实验结果分析
对实验数据进行处理和分析，验证理论预测的准确性。
数值水动力学
离散化方法 采用离散化方法将连续的流体运动转化为离散的数值计算。
数值求解 通过数值计算求解离散化的流体运动问题。
计算机模拟 利用计算机模拟技术，再现流体运动的真实情况。
它对于工程设计、施工和运行 等多个环节都至关重要。
水动力学的研究成果可以应用 于多个领域，如水力发电、港 口建设、水污染治理等。
水动力学的发展历程
水动力学的发展可以追溯到古代，但作为一门学科，它的发展主要了完善的理论体系。
20世纪以后，随着计算机技术的发展，数值模拟方法在水动力学中得到了广泛应用。
生物水动力学
生理水动力学
正交异性超大浮体的水动力学分析的开题报告
正交异性超大浮体的水动力学分析的开题报告1. 研究背景随着全球经济的发展，海洋能量的利用越来越成为人们关注的话题之一。
而浮体式海洋风力发电机作为一种新型的海洋能源转换设备，其具有不受地形和土地限制、稳定、可靠等优点，越来越受到研究者的关注。
其中，正交异性超大浮体是浮体式海洋风力发电机的一种经典形式，其结构相对简单，安装也比较容易。
在实际运用过程中，海洋浮体发电机要经历复杂的海洋环境，其中海洋水动力学问题是最大的挑战之一。
海洋水动力学分析是浮体式海洋风力发电机设计过程中不可缺少的一环。
因此，对正交异性超大浮体的水动力学性能进行深入研究，对于优化其设计和提高其效率具有重要意义。
2. 研究目标和内容本研究旨在通过对正交异性超大浮体的水动力学性能进行分析研究，探讨其在海洋环境中的运行状态和性能特点。
具体研究内容包括：（1）对正交异性超大浮体的结构和工作原理进行概述和分析，明确其特点和优势；（2）建立正交异性超大浮体的水动力学模型，并通过CFD方法进行数值模拟，分析其受力情况和流场分布；（3）对不同海洋环境下正交异性超大浮体的水动力学性能进行分析和对比，研究其受到海浪和海流等环境变化的影响；（4）对正交异性超大浮体进行优化设计和性能评价，提高其效率和经济性。
3. 研究方案和方法（1）文献调研和理论分析：通过搜集相关文献和资料，对正交异性超大浮体的结构和工作原理进行概述和分析，并掌握相关的水动力学理论知识；（2）建立水动力学模型：基于数值模拟软件ANSYS Fluent，建立正交异性超大浮体的三维水动力学模型，模拟其受力情况和流场分布；（3）模拟不同海洋环境：通过改变海浪和海流等环境参数，模拟不同的海洋环境对正交异性超大浮体的影响，分析其水动力学性能变化；（4）优化设计和性能评价：对正交异性超大浮体的设计进行优化，提高其效率和经济性，并对其水动力学性能进行评价和分析。
4. 预期成果和意义本研究预期通过建立正交异性超大浮体的水动力学模型和数值模拟，分析其受力情况和流场分布，在不同海洋环境下对其水动力学性能进行研究和对比，并对其进行优化设计和性能评价，以提高其效率和经济性。
超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析
超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析在海洋工程、港口工程以及能源领域中，超大型浮体运动与波浪载荷的水动力响应分析是一个重要的研究课题。
超大型浮体指的是具有巨大尺寸的浮动结构，例如浮式液化天然气装置（FLNG）或者浮式风力发电机组（FOWT）等。
这些结构置身于海洋环境中，受到波浪载荷的作用，因此需要对其水动力响应进行分析。
水动力响应包括浮体的位移、姿态以及局部应力等方面的变化。
位移是指浮体的位置变化；姿态是指浮体自身的倾斜、旋转等运动状态变化；局部应力则是浮体各个部分所受到的载荷作用导致的应力变化。
超大型浮体在波浪中的运动主要受到波浪力和浮体的水动力特性共同影响。
波浪力是指波浪对浮体施加的力，它取决于波浪的特性以及浮体的形状、体积等参数。
根据波浪理论和流体力学原理，可以通过数值模拟方法或者实验测试方法获得波浪力的大小和方向，以及波浪的传播规律。
浮体的水动力特性则主要包括流体力学性质、体积特性以及结构刚度等方面。
流体力学性质是指浮体与周围流体之间的相互作用特性，它包括阻力、质量、刚度等性质。
体积特性是指浮体的形状、体积和重心位置等参数，它对浮体运动的稳定性和响应性能有重要影响。
结构刚度则是指浮体内部结构的刚度特性，它与浮体的强度和稳定性密切相关。
为了分析超大型浮体的水弹性响应，需要借助计算机模拟方法。
数值模拟方法可以通过建立数学模型，运用数值计算方法对浮体的水动力响应进行预测和分析。
这种方法可以通过求解水动力微分方程获得浮体的位移、姿态和局部应力等参数，并评估浮体的稳定性和结构安全性。
也可以通过数值模拟方法对不同波浪情况下的浮体响应进行对比和优化，以提高浮体的稳定性和抗波性能。
在数值模拟中，还需要考虑其他因素对水动力响应的影响，例如浮体与锚链或者海床之间的相互作用、风力等外力。
这些因素也需要纳入数学模型中，并进行相应的计算和分析。
超大型浮体运动与波浪载荷的水弹性响应分析是一个复杂而重要的课题，需要运用数值模拟方法以及相关理论和实验方法进行研究。
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2 浮体水动力分析的基本理论2.1 势流理论流场中速度场是标量函数（即速度势）梯度的流称为势流（Potential Flow ）。
特点是无旋、无黏、不可压缩。
简谐传播的波浪中具有浮动刚体的流场速度势可以分为三个部分：∅(x,y,z,t )=∅r +∅ω+∅d 1 （2-1）∅r 为浮体运动产生的辐射势；波浪未经浮体扰动的入射势表示为∅ω；∅d 为波浪绕射势，是波浪穿过浮体后产生的。
需要满足的边界条件有：① 普拉斯方程（Laplace Equation ）：ð2∅ðx 2+ð2∅ðy 2+ð2∅ðz 2=0 （2-2）② 底边界条件：ð∅ðz=0，z =−ℎ （2-3）③ 由表面条件：ð2∅ðt 2+g ð∅ðz =0，z =0 （2-4）④ 没物体表面条件：ð∅ðn=∑v j f j (x,y,z)6j=1 （2-5） ⑤辐射条件：辐射波无穷远处速度势趋近于0lim R→∞∅=0 （2-6）2.1.1 波浪力的组成浮体浸入水中受到的力和力矩分别为：⎰⎰-=Sn p dS )*(F （2-7）dS n r p S⎰⎰-=)*(*M （2-8）S 表示浮体湿表面，n ⃗ 的方向是由浮体内指向流场。
用线性化的伯努利方程以速度势表达压力：gz tdt t r gz t p ρδδφδδφωδδφρρδδφρ-++-=--=)( （2-9） 则s d r F F F F +++=ωF （2-10） s d r M M M M +++=ωM （2-11）辐射载荷表达为r F 、r M ，是由浮体强迫振动产生的；浮体固定时，入射波浪产生的载荷表示为ωF 、ωM ；浮体固定时，产生的绕射波载荷表示为d F 、d M ；静水力载荷表示为s F 、s M 。
2.1.2 附加质量与辐射阻尼当浮体发生强迫振动时，其在j 方向和k 方向产生的耦合水动力包含附加质量和辐射阻尼两个部分：⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎰⎰⎰⎰S kj S k j kjdS n dS n M φφρωφφρIm N ，Re kj （2-12）⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂-=⎰⎰⎰⎰S jk Sj kdS n dS n M φφρωφφρIm N ，Re kj jk （2-13） 如图2.1所示为波激力、附连质量力、阻尼力和回复力的叠加。
图2.1 波激力、附连质量力、阻尼力和回复力的叠加2.1.3 格林第二公式应用格林第二公式，两个单独的速度势关系可以表达为：')(')('V '22dS nn dV k S jk k jj k j ⎰⎰⎰⎰⎰∂∂-∂∂=∇-∇φφφφφφφφ （2-14） S’为封闭体积V’的封闭表面。
体积V’由一个假定的、直径为R 的圆形范围、深度为z =−h 的海底平面以及浮体湿表面积包围而成。
应用边界条件，最终可以得出如下结论：M kj =M jk ，N kj =N jk (2-15)这一结论说明对于六自由度运动的浮体，附加质量和辐射阻尼的6*6矩阵均为对称矩阵。
如图2.2所示为边界条件。
图2.2 边界条件2.1.4 哈斯金德关系浮体受到的波浪力/力矩可以表达为：（2-16） Φk 为K 方向的辐射势，Φd 为绕射势是待求解的内容。
在零航速条件下应用边界条件，根据格林第二定律可以给出辐射势与绕射势之间的关系：dS ndS nSdkkd⎰⎰⎰⎰∂∂=∂∂φφφφS(2-17) dS n dS n Sdk k d⎰⎰⎰⎰∂∂=∂∂φφφφ-S(2-18) 则式（2-16）可变为由辐射势和入射势求解的方程：dS nn i Sd k ti eF K⎰⎰∂∂+∂∂-=-)(ωωωφφφφρω(2-19)dS ni Skd ti eF K⎰⎰∂∂+-=-φφφρωωω)(对于零航速的水动力求解问题，波浪激励可以由入射波和辐射波表达。
在某些可以进行水动力计算的软件中（如WAMIT），求解辐射-绕射势得出的结果可以与应用哈斯金德关系求出的结果进行对比，这二者的结果应是一致的。
2.1.5 切片理论切片理论是一种水动力问题求解的近似方法。
对于长宽比较大（L/B≥3）、具有航速或零航速的船舶，在计算船体水动力时，可以假定船体由许多横剖面薄片组成，每片都认为是无限长柱体的一个横剖面，最终将三维水动力问题转换为二维水动力问题求解。
通过计算船体每个典型剖面的水动力系数，沿着船长积分最终求出整体的附加质量、辐射阻尼和波浪力。
如图2.3所示是船体的一个“切片”示意图。
切片理论在船舶水动力分析理论发展中占有非常重要的地位，主要包括三种基本方法：①厄塞尔法（Ursell method）：求解圆柱截面水动力问题。
②保角变换法（Conformal mapping）：包括李维斯保角变换和渐进保角变换等，求解近似船体截面形状的水动力问题。
③塔赛法（Tasai Theory）：结合厄塞尔法与保角变换的二维切片法。
④弗兰克汇源法（Frank Theory）：用于船型截面水动力求解。
图2.3 船体的一个“切片”示意2.1.6 面元法当结构物比较大时，规则波下的载荷和运动响应可以用面元法来分析，这在研究过程中比较常见。
一般来说，网格的单元质量会影响计算精度，且这种影响不可忽略，因此，一般遵循以下原则来保护计算精度：①面元不能过大，最大不能超过计算波长的1/7。
②结构湿表面的几何尺度变化要能够被充分表征出来，例如：圆柱结构的单元布置应至少围绕圆周布置15个，这样才能充分捕捉几何尺度的变化；对于一些不规则的部分，应尽量降低网格的尺寸。
③应尽量保证单元分布均匀，距离不易过近。
④可以通过多次试算来保证精度。
⑤对于面元法而言，单元之间可以不连续（如图2.4所示）。
应用三维势流源汇法的计算，有时候会出现明显的前后数据趋势的不一致，这属于正常现象，因为面元法模拟的是一种“虚拟”的流体运动。
可以通过对浮体内部自由表面建立控制单元来去除这种不规则的频率。
面元法计算结果中的“不规则频率”对应的水动力计算结果出现很明显的跳跃，与前后数据趋势不一致，是三维势流源汇法所具有的特殊现象，其表示的是船体内部虚拟流体运动的特征频率，而实际上这一“虚拟”的流体运动实际上并不存在。
图2.4 对水线附近进行网格加密处理的TLP平台面元模型一般随着水动力计算频率的增加，不规则频率会陆续出现。
增加面元模型的单元数目能够降低不规则频率计算结果的震荡范围，但不能根本上去除不规则频率。
一种常见的去除不规则频率的方法是“加盖”法（Lid Method），对浮体内部自由表面建立控制单元，形成一个“盖子”来起到去除不规则频率的作用。
2.2 波浪载荷2.2.1不同特性波浪载荷适用范围一般来说，结构尺度的大小相对于波浪波长的大小会影响波浪载荷的特性，且这种影响是显著的。
当结构物的特征长度比波长的六分之一大时，即D>λ/6时，结构物本身对波浪的影响也是十分显著的；而当结构物的特征长度比波长的五分之一还小时，即D<λ/5时，这种影响就小到基本可以忽略。
因为，此时，黏性载荷和惯性载荷才更重要。
在海洋工程浮体分析中，诸如FPSO、半潜平台、Spar平台、TLP、重力式混凝土平台(GBS)以及其他工程船舶（起重船、铺管船、驳船等）都属于大型结构物，其绕射作用不可忽略。
一般钢桩导管架、桁架式自升平台的桩靴、Truss Spar 的桁架结构、垂荡板结构以及其他小直径结构物适合使用莫里森公式进行波浪载荷计算。
波浪载荷特性与结构特征长度D以及波长λ、波高h的关系如图2.5所示。
图2.5 不同特性波浪载荷适用范围黏性载荷（拖曳力载荷）（Drag Load）：在流体的黏性特性作用下，小尺度结构物受到的压力拖曳力与摩擦拖曳力。
绕射载荷（Diffraction Load）：由于结构尺度较大，其对于流场的影响不可忽略，结构此时不可穿透。
结构存在使得波浪产生变化并产生绕射作用，其对于波浪载荷的修正即波浪绕射力。
惯性载荷（Inertia Load）：产生于流体水质点相对于结构的加速度作用。
可以认为是绕射作用中的一个特例，即波浪并没有收到结构存在所产生的影响。
图2.6 Truss Spar与具有横撑的半潜钻井平台对于一些大尺度、小尺度结构共存的浮体（如图2.6中的Truss Spar与具有横撑/斜撑的半潜平台），想要真实地计算结构整体受到的波浪载荷，需要同时考虑大尺度部件的绕射波浪载荷以及小尺度结构部件的黏性波浪载荷。
2.2.2 波浪载荷的周期特征对于系泊在指定位置并长期服役的海上浮式平台，其在服役期内持续受到风、浪、流的共同作用，会产生不同的运动，可分类如下：波频载荷与波频运动（Wave Frequency Load and Motion, WF）；低频载荷与波频运动（Low Frequency Load and Motion, LF）；高频载荷与波频运动（High Frequency Load and Motion, HF）。
波频载荷量级最大，能量范围最广（5-20s），浮体在波频载荷的作用下产生波频运动。
波频载荷无时无刻都存在，因而使得浮体六个自由度固有周期避开波频载荷的主要能量范围，避免共振，降低浮体响应是海洋工程浮体设计中非常重要的一项设计原则。
表2.1 典型浮体运动固有周期（单位：S）运动自由度 FPSO SPar TLP 半潜 纵荡 >100 >100 接近或大于100 >100 横荡 >100 >100 接近或大于100>100 升沉 5-20 20-35 <5 20-50 横摇 5-30 >30 <5 30-60 纵摇 5-20 >30 <5 30-60 艏摇>100>100接近或大于100>50低频波浪载荷是关于两个规则成分波频率之差（ωi −ωj ）的波浪载荷。
由于系泊浮体平面内运动固有周期（纵荡、横荡）与艏摇固有周期较大，对应运动自由度的整体阻尼较小，在低频波浪载荷作用下系泊浮体这三个自由度的运动下易发生共振，即二阶波浪载荷导致的低频运动。
如果浮体其他自由度的运动固有周期较大，也有可能在低频波浪载荷的作用下产生共振（譬如Spar 的较大的升沉与横纵摇固有周期）。
高频波浪载荷中的和频载荷是关于两个波浪成分波频率之和（ωi +ωj ）的波浪载荷。
在张力腱系统的约束下，TLP 的升沉、横摇、纵摇固有周期在5s 以下（频率大于1.25rad/s ），容易在和频波浪载荷作用下产生高频弹振。
高频波浪载荷还有另外一种非常重要的类型，即高速航行的船舶由于多普勒效应产生的波浪遭遇频率升高，波频载荷在高遭遇频率下与结构共振频率接近并产生弹振。