不同分层流体中内波对潜体作用力的比较

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1、浙江大学学报（理学版）第３７卷第３期JournalofZhejiangUniversity（ScienceEdition）Vol．３７No．３２０１０年５月http：／／www．journals．zju．edu．cn／sciMay２０１０DOI：１０．３７８５／j．issn．１００８‐９４９７．２０１０．０３．０２３不同分层流体中内波对潜体作用力的比较姚金伟，蔡泽伟，徐永春（浙江工商职业技术学院，浙江宁波３１５０１２）摘要：利用边界元方法计算内波对潜体的一阶垂荡波浪力和一阶纵摇波浪力矩．针对两层流体和线性分层流体模式，

2、计算分析了细长回转体受到内波的波浪荷载，得到了相应的经验公式，并与均匀流体的情况进行了比较．结果表明：在某些频率段上，两层流体中实际内波对潜体的波浪作用力要远大于均匀流体中近水表面波对其的影响；线性分层流体中考虑流体密度的分层效应对水下潜体运动姿态的影响是很重要的．关键词：边界元方法；分层流体；内波；一阶波浪力（矩）中图分类号：TV１３９．２文献标志码：A文章编号：１００８‐９４９７（２０１０）０３‐３６２‐０５YAOJin‐wei，CAIZe‐wei，XUYong‐chun（DepartmentofZhejiangB

3、usinessTechnologyInstitute，Ningbo３１５０１２，ZhejiangProvince，China）Researchonforceexertedbyinternalwavesonunderwaterbodyindifferentstratifiedfluids．JournalofZhejiangUniversity（ScienceEdition），２０１０，３７（３）：３６２－３６６Abstract：First‐orderheavingforceandpitchingmomentonunder

4、waterbodyarecalculatedbyusingtheboundaryelementmethod．Twotypesoffluid（two‐layerandlinearstratified）werestudiedandsomeusefulempiricalformu‐laswereobtained，whichwerecomparedwiththecaseofahomogeneousfluid．Theresultsshowthatoveracertainrangeoffrequenciestheforceintw

5、o‐layerfluidaremuchlargerthanthatinuniformfluidandthedensitystratifica‐tionhaslargeeffectsonunderwaterbodyinlinearstratifiedfluid．KeyWords：boundaryelementmethod；stratifiedfluid；internalwaves；first‐orderforce（moment）受到的波浪力．文献［４］采用Morison公式估算了小0引言尺度物体的内波荷载．文献［５－６］

6、通过实验得到了连续分层流体中运动圆柱及球体的附加质量和阻尼在分层流体中，以往许多学者关注于运动潜体系数．在有限深度的两层流体中，文献［７］基于动量生成的内波、物体运动导致的兴波阻力问题以及内和能量守恒原理，利用边界积分方程，计算了物体受波的波浪运动、变形等问题．只有少数工作涉及内波到的波浪力．流场同结构物的相互作用以及物体在内波场中的受综上所述，有关分层流体中潜体所受内波波浪力情况．文献［１］引入Morison经验方法、模态分离力的研究较少，而潜体在不同分层流体中受力情况法来估算孤立子内波对小直径圆柱桩柱的作用力．的分

7、析与比较则更为鲜见．本文基于边界元方法的文献［２］研究了在两层流体中大直径桩柱的水动力理论基础，对潜体分别在均匀流体、两层流体以及线特性，基于分离变量方法，建立了绕射势的级数解，性分层流体这三种不同情况下所受到的波浪作用力导出了作用于大直径桩柱上的绕射力的计算公式．进行了计算与比较．文献［３］利用边界元方法计算了两层流体中细长体收稿日期：２００９‐０５‐２７．基金项目：浙江省自然科学基金资助项目（Y５０８００９０）；宁波市自然科学基金资助项目（２００８A６１０１０５）；浙江省教育厅科研项目（０１１０４０１１）．作者简介

8、：姚金伟（１９８１－），男，讲师，硕士，主要从事波浪理论研究．第３期姚金伟，等：不同分层流体中内波对潜体作用力的比较３６３点源强度（Qσ）由物面条件确定：1理论方法抄Iφ抄Dφ＝－．（３）抄n抄n取坐标系为o－x１x２x３，x３＝０为平均水平面，将式（２）代入式（３），并注意到P→Q时为奇性，有且x１，x２轴置于水平面上，流体深度