半潜式海洋平台的周期内波载荷分析

，，

(中国石油规划总院，北京 100080)

层化的海水在潮汐和地形的共同作用下形成了内波，这种现象广泛存在于海洋内部。随着人们海上生产活动的频繁化，不断发现有海洋结构物在内波经过时受到巨大的破坏。此外，海洋内波还严重威胁着船舶锚链系统和立管设施。因此，海洋结构物的内波载荷研究对于保证海上生产活动的顺利进行具有重要意义。目前，对海洋结构物内波载荷的研究主要是针对单根小直径桩柱[1-3]。以往的研究成果局限于一些简单构件，尚未结合复杂海洋结构物实际模型来解释内波经过时平台被推移的力学机制。

以代表海水密度强跃层分层的两层内波理论作为分析基础，结合某公司半潜式海洋平台结构参数和南海海洋环境条件参数建立了平台内波载荷计算模型，分析了周期内波作用的载荷特点，并讨论了波长、波高和密度跃层深度影响，最后将考虑相位差与不考虑相位差两种情况作对比。

1 平台周期内波载荷理论模型

1.1 两层分层的内波流场

尽管实际海水是连续分层的，但由于海水密度跃层位置及梯度千变万化，连续分层结构模型的应用将受到限制。本文采用代表海水密度分层强跃层的两层分层理论模型。设坐标原点位于海水表面，波传播方向为x轴正向，海水表面以上部分为z轴正向，海水上下层的密度分别为ρ1、ρ2，水深分别为d1、d2。引进上下层流体的流函数ψi(x,y,t)(i=1,2)，界面方程z=η(x)，则

(1)

(2)

上边界条件为

ψ1(x,0)=0

(3)

下边界条件为