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最终变量转换方法-海上测风塔基础设计

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:当选择流函数理论进行波浪分析后,需要得到不同位置、不同时刻的波面高度、波浪质点的水平速度、竖向速度和水平加速度、竖向加速度等变量结果。因为求解方法中采用了无量纲化处理,故上一部分中求得的未知量需要经过转化方能得到最终要求的波面高度、速度和加速度等量值。

最终变量转换方法-海上测风塔基础设计

当选择流函数理论进行波浪分析后,需要得到不同位置、不同时刻的波面高度、波浪质点的水平速度、竖向速度和水平加速度、竖向加速度等变量结果。因为求解方法中采用了无量纲化处理,故上一部分中求得的未知量需要经过转化方能得到最终要求的波面高度、速度和加速度等量值。

在移动坐标系下,流函数与势函数的相互关系为

在移动坐标系中,变量X与静止坐标系下的x存在关系式为

结合式(4-113)和上述两式,势函数的表达式为

进一步可得到在静止坐标系下的势函数为

对于质点的水平速度u,可分别采用移动坐标系下的势函数和静止坐标系下的势函数来表达,由于针对的是同一个变量,故两种表示方法相等,进而有

根据式(4-120)~式(4-122)可得(www.xing528.com)

根据速度与势函数的导数关系,则水平向和竖向速度u和v的计算式分别为

势函数φ(x,y,t)还存在关系式为

基于式(4-124)~式(4-126)可得到水平向和竖向加速度的表达式为

当已知波面各点对应的kηm(m=0,1,2,…,N)值后,可以结合快速傅里叶变换得到波面的表达式为

通过上述步骤,完成了基于2N+10个中间量求得不同时刻和位置处的波面高度、质点速度和加速度等变量,从而为进行海洋结构物波浪荷载计算提供了必要的基础。

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