1、作用在 细长圆柱体上的非线性波浪载荷O.M.faltinsenJ.N.newmanT.vinje摘要 在波幅与圆柱半径同阶且都相对与波长为小量，波浪与垂向圆柱体碰撞发生衍射，小波陡导致外域内传统波浪理论依然适用而，而在一个与圆柱体半径 a相关的内域力出现了显著非线性扰动问题条件 在内域中首阶非线性项对速度势的影响与 Aa和A正相关，而在自由表面上二阶三阶谐波力分别于 Aa和 Aa正相关。传统扰动分析中与 A的不同次幂相关的二三阶成分同阶 结论引入符号概念 O（）表示同阶无穷小 O（ 1）表示与常量同阶及常数阶 O（ xn）表示与 xn同阶 确定的坐标系有 (x,y,z)平均水面上坐标系 （ r
2、， ， z）平均水面上的柱面坐标系 （ R， ， Z）在一阶波面方程上建立的柱面坐标系 内 域（与圆柱体交互作用较大）外域（相反）本文的结构 1.简介 2.线性解回顾 3.非线性速度势边界条件的导出 4.非线性解问题的求解 5.由于非线性项导致波浪载荷和积分力定义 6.非线性波浪载荷计算（线性速度势引起的点力） 7.非线性积分载荷计算（非线性速度势引起点力） 8.结合实际应用的总结简介 当年来逐渐被人们认识到在大型海洋平台上会发生比入射波频率更高的固有频率扰动问题。此现象不能被传统的波浪衍射理论所解释，被称为ringing高频谐振 Jefferys和 Rainey在比例模型实验中观测并记录下来
3、的现象时间记录入射波历史波幅频率，和结构特征频率下的测量张力 ringing高阶谐振共振 显著发生简介 1.传统扰动分析1. 传统频域分析 ， 波参数 A， w， K， 引入 无量纲波参数 KA为小值。2. 压力 场解至 KA的一 阶波浪相应，时间为谐波 特性与波浪频率 相同3. 超过 一阶 响应，二 阶波浪力与（ KA） 2正相关。规则波包含拖曳力时间常数，动态二阶谐波力（源于线性解的二次项 )4. 等效平均 液面浸没下的圆柱表面二阶压力和变化 自由 液面 上 的一阶压力有关，后者可等效为一个作用在 自由液面上 的点 力。简介5. 传统 扰动分析基于假设 A小于其他参数（ ， w，结构特征尺
4、寸 L，水深 h），通常假设波长 与结构尺寸 同量纲（KL=O（ 1），而对于衍射系统进一步假设 KL1，从而有一般的结论 （作用在水平固定体上的波浪力正比于波浪速度场中的同点加速度） 如 morison公式中的惯性项 水平加速度替代简介 2.传统方法的应用局限 多数平台为垂向圆柱体，进而导致半径后来取代特征长度用于扰动分析，而通常半径 a=10m，恶劣海况下A=10m， =200300m导致扰动分析假设变化 A/a=O(1)为新的前提条件 3.研究问题的基本 条件 KA1,Ka1,A/a=O(1)，圆柱体纵向无限延长，势流假定粘性忽略，设 1小量，其他参数都 为 常量 纲 除 Aa 线性高阶，非线性 载荷来源两 部 非 线性 解的高阶部分和由于速度势 变化 的 自由表面的非线性部分。高阶解比非线性解简单 ，且内域波 边界速度梯度占主要 在波面下稳定流呈线性，内域高阶解代替非线性解可行简介 非线性波动部分，自由液面的波动性导致不能转化范围静止平面， 转化 为 随波上下变动 点 载荷 ，波浪载荷（ 总用在波面与圆柱交界上 ）包含的组分与其成正比因此在二阶衍射分析线性高阶分布载荷 和 非线性波动点载荷
