莫里森方程·波浪力计算 返回 EN · ZH
Offshore Engineering

海洋结构物波浪力与水流力计算

基于莫里森方程实时计算惯性力、阻力和合力。可视化Airy波理论速度场,自动计算倾覆力矩和KC数。

波浪与结构参数
预设工况
波高 H 5.0 m
波周期 T 10.0 s
水深 d 60 m
圆柱直径 D 1.0 m
水流速度 Uc 0.5 m/s
惯性力系数 Cm 2.00
阻力系数 Cd 0.80
最大波浪力 [kN]
最大惯性力 [kN]
最大阻力 [kN]
倾覆力矩 [MN·m]
KC数
波浪力时程(一个波周期)

莫里森方程

$$F = \underbrace{\rho C_m V \frac{du}{dt}}_{\text{惯性力}} + \underbrace{\frac{1}{2}\rho C_d A \, u|u|}_{\text{阻力}}$$

Airy波(水平速度):$u(z,t) = \dfrac{\pi H}{T}\dfrac{\cosh k(z+d)}{\sinh kd}\cos(\omega t)$

KC数:$KC = U_{max} T / D$,$KC < 5$:惯性力主导,$KC > 20$:阻力主导

弥散关系:$\omega^2 = gk\tanh(kd)$

CAE集成: 符合DNV-OS-J101 / ISO 19902的设计波浪力计算。OpenFOAM CFD分析中Cm/Cd的验证。导管架结构FEM应力分析的外力输入。ANSYS AQUA结构响应分析比对。