基于流函数理论的近海风机非线性波浪荷载计算

近海风机多建于近海浅水区,波浪荷载非线性特性较为明显.基于流函数理论研究了高阶非线性波浪速度场和加速度场的特性.基于Morison方程和流函数理论计算了近海风机非线性波浪荷载,并研究了波浪自由面对近海风机非线性波浪荷载的影响,同时探讨了不同桩径时浅水区非线性波浪荷载的特性.为了验证计算结果的正确性和对比波浪的非线性特性,本文与线性波理论计算结果进行了对比,计算结果表明非线性荷载波浪峰值比线性波浪荷载峰值约大26.6%,波面变化影响将导致非线性波浪荷载计算结果产生14.7%的相对误差.在近海风机设计过程中,采用非线性波浪理论将得到更为准确的波浪荷载.

基于脉冲响应函数法计算小尺度圆柱上的不规则波浪力

通过对波动传递函数的逆傅里叶变换建立脉冲响应函数的解析表达式,在仅已知不规则波波面过程线的情况下,利用脉冲响应函数与已知波面序列的卷积求得不规则波的速度场,并计算不规则波浪序列引起的水质点速度、加速度。通过与线性波浪叠加法的对比验证了方法的正确性,并应用Morison方程计算小尺度圆柱上的不规则波浪力。对不规则波浪力进行频谱分析得到:在非线性较弱时,脉冲响应法求得的波浪力谱与线性谱分析法的波浪力谱较为接近。随着波浪非线性的增强,脉冲响应法求得的速度力谱与线性谱分析法相比峰值不断增大,在低频和高频处能量增多,在主要能量区的谱宽也不断增加,而惯性力谱与线性谱分析方法结果基本相同。

杆系结构风激响应及谱分析

基于脉动风的基本理论和Davenport风荷载功率谱,提供了在频域内杆系结构迎风风激响应的计算方法。应用Morison方程确定风荷载,同杆系结构耦合求解其各阶振动的频率响应函数,并根据线性系统特性计算结构的位移谱。给出不同参数的杆式结构在各种风速作用下的位移图谱,可供工程应用参考。