内孤立波对水平圆柱潜体作用力的计算

殷文明,郭海燕,吴凯锋,2,马　东

(1. 中国海洋大学 工程学院,山东 青岛 266100; 2. 海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)



内孤立波对水平圆柱潜体作用力的计算

殷文明1,郭海燕1,吴凯锋1,2,马东1

(1. 中国海洋大学 工程学院,山东 青岛 266100; 2. 海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)

摘要:针对内孤立波对潜体的载荷作用,分析受力特性并建立合适的载荷计算方法.基于文献资料,选取mKdV(modified KdV)理论,建立两层流体中考虑浮力变化的内孤立波对顺流向放置潜体的垂向力及力矩的计算方法,使用Matlab编制计算程序.利用已有文献试验结果对本文计算结果的可靠性进行验证,分析潜体所受垂向力及力矩在内波流场中不同位置处的时历变化.结果表明,下凹型内孤立波在上层流体中对潜体的垂向力及力矩大于在下层流体中对潜体的垂向力及力矩.垂向力在波谷前、后位置方向相反,具有垂向上、下剪切特性,在穿越过程中会对潜体产生强大的垂向力矩,尤其是在内界面与波面之间的流体层中,密度变化导致潜体产生浮力差.潜体所受的总垂向作用力及力矩远大于内孤立波本身对潜体的垂向作用力及力矩,分层流体中浮力的变化对潜体的影响至关重要.

关键词：mKdV理论；内孤立波；潜体；两层流体

内孤立波是发生在密度稳定层化的海水内部的非线性大振幅波动,最大振幅出现在海洋内部,是海洋中的一种普遍现象,其在传播过程中会产生突发性强流.Bole等[1]对流花油田的3个观……