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CB／Z 811-2019 海洋工程环境模拟与环境载荷预报方法.pdf简介：

CB／Z 811-2019 海洋工程环境模拟与环境载荷预报方法.pdf部分内容预览：

表1中的符号适用于本文件。

海洋环境载荷预报模型试验满足以下相似准则： 几何相似：模型按等缩尺比制作，满足几何相似； 运动相似：空气介质相对运动模拟实体匀速运动状态，海上浮式结构物六自由度运动保持与实 体情况相等，满足运动相似； 流动相似：海面以上风载荷进行风场模拟，水下部分流载荷测试，近似以均匀来流进行

海洋环境载荷预报模型试验满足以下相似准则： a）几何相似：模型按等缩尺比制作，满足几何相似； 运动相似：空气介质相对运动模拟实体匀速运动状态，海上浮式结构物六自由度运动保持与实 体情况相等，满足运动相似； c）流动相似：海面以上风载荷进行风场模拟，水下部分流载荷测试，近似以均勺来流进行

动力相似：通常模型试验无法满足全动力相似条件（模型试验雷诺数与实体航行雷诺数相等）， 当雷诺数大于临界雷诺数Re。（Re.取1.0X10°）后，模型表面形成稳定的湍流边界层，此时继 续增加试验雷诺数，流体动力系数基本保持不变，并保证傅汝德数相同，在此条件下认为试验 近似满足动力相似准则，测得的流体动力系数可外推到实体应用。 每洋工程环境载荷预报模型试验时，实体与模型各物理量之间的转换关系列于表2

2011年注册安全工程师《安全生产技术》讲义（6章）实体与模型各物理量之间的转换关系

体与模型各物理量之间的

选取，相关误差要求以及其他未提及事项，在没有特殊说明情况下请按照CB/T3471选取。

5.1.1 规则波模拟

规则波波高按照入相似关系模拟， 期的模拟误差应小于土5%。

5.1.2长峰不规则波模拟

长峰不规则波模拟时至少安装两个浪高仪，一个置于模型安装位置，在正式试验时移走，另一 个与前一个并排安装，用来测量测试信号的波浪相位。

照长峰不规则波模拟要求，同时应考虑： 白噪声波截断频率应尽量满足试验要求频率范围： b） 为保证模拟精度，白噪声波有义波高模型值一般宜取50mm左右

5.1.4短峰不规则波模拟

短峰不规则波模拟可参照长峰不规则波模拟进行，谱值、峰频、有义波高允许误差参照长峰不规则 波模拟要求，同时应考虑： a）水池实测方向谱与目标方向谱的波谱形状相近，主浪向误差宜小于士5。 b） 短峰波测量是通过按照特定方式排列的浪高仪阵列实现的，详细的阵列排列因水池而异，例如 线形、圆形（包括三角形）都经常采用。各个浪高仪之间的最佳间距由实际波长的大致范围来 给定，典型的是在主要波长（约1/10~1/2）的范围

风载荷可通过风力或风速模拟。风力模拟时，首先通过风洞试验，获得无因次风载系数，然后利用 风机模拟模型所受风力和力矩。采用风机模拟风力时需要标定风速与模型受力之间的关系，通过调整风 机转速来获得所指定的风力，风向模拟则通过调整风机位置实现。风速模拟通过风机实现，对于定常风 速模拟，根据相似关系，按照元"换算得到模型风速，通过调整风机转速来获得所指定的风速，风向模 拟通过调整风机位置实现；非定常风模拟，除了模拟平均风速和风向外，还要模拟给定风谱。 采用风机来模拟风速时，风场应有足够大的范围并应校验该范围内风速的均匀性。在模型安装之后， 风机应该工作至少相当于实体半小时以上的时间，对平均风力进行测量，测量位置应该是距水面10m 处（实尺度）。平均风速的模拟误差应小于土10%，造风角度误差不大于士4°。同时应校验风载荷模 拟的重复性。

流载荷通过流速或流力模拟，通过流速模拟时，根据实体流速按照入"2换算得到模型流速，在模型 安装位置，校验水池中整个宽度方向或足够大宽度方向流的均匀性，流速测量应在模型吃水一半深度处 进行测量，并在模型安装位置平行方向多处位置测量。对于流垂向速度分布，如无具体要求在模型吃水 范围内，其流速可视为常数或随水深呈指数衰减，平均流速的模拟误差应小于土10%，造流角度误差 不大于土4°。流载荷也可采用等效力进行模拟，通过风洞试验，获得无因次流载系数，然后利用造流 系统模拟模型所受流力和力矩，同时应校验流载荷模拟的重复性。

6. 1. 1 试验模型

模型制作主要要求如下： 模型加工长宽高允许误差：AL/L≤0.1%、AB/B≤0.5%以及△H/H≤0.5%；形状偏差： L>3. 0 m的模型，允差 1. 5 mm以下：L<3. 0 m的模型，允差 1. 0 mm以内;

6 对主体和附体的联接状况进行检查，确保安全可靠，防止在试验中变位、脱落； c）对模型进行强度及刚度检查与估算，不符合要求项，必须进行加强措施；未解决前，不得投 试验。

6. 1. 2 试验准备

a 模型应安置于风洞流场均匀区内； b） 安装误差：水平方向角度偏差△β≤土0.1°，垂直方向角度偏差△α≤土0.1°，模型横倾状 态角度偏差△≤±0.1°； 风载试验前，调整压铁，使吃水与水线相平。将模型安置在测力天平框架内，调整模型，使纵 倾、横倾、水平方向角度等误差调至允许范围内并固定。每次改变吃水和风向后应对模型位置 和姿态重新标定；风载试验测试内容应包括模型横向力Fw、纵向力F和偏航力矩M，对 于FPSO具有风标效应的浮式结构物后两项可不予测量；风载试验中，上层建筑和作业设备的 受风面积应做到几何相似，上层建筑的位置、形状也应尽可能与实物一致； 流载试验前，调整压铁，使吃水与水线相平。将模型放置在测力天平框架内，调整模压铁，使 纵倾、横倾、水平方向角度等误差调至允许范围内并固定；流载试验测试内容应包括Fc、F M。，对于FPSO具有“风标”效应的浮式结构物后两项可不予测量；完成一个流向角的测试 后，转动模型改变流向角进行下一个流向测试，在每次变吃水和流向后都应对模型位置和姿态 进行重新标定； 海上浮式结构物流体动力试验必须在临界雷诺数以上区域内进行，一般要求Re>1.0×10°； 对新型号海上浮式结构物模型第一次试验时，应进行变风速测力试验，绘出有攻角（或漂角） 时无因次流体动力系数随R。变化的曲线，找出Re值，然后确定合理的试验风速，必须保证试 验时R>Rec; 其它模型，可参照实际风速选取或者进行变风速试验确定

通过风洞试验测试全模型风载横向力F和流载，风载纵向力F和流载纵向力F。，风载偏航力矩 M..和流载偏航力矩M。。采样频率、采样时间的确定要保证测试结果的准确性。 试验操作如下： a）当造风装置达到给定风速且计算机读数稳定后，开始采样： b） 每个工况试验结束后，应及时分析试验曲线，若发现测试结果个别测点数据异常或突变，应对 该点补测； 试验全部结束后，应对测力仪器（机械六分力天平或应变测力元件）进行复核，前后复核误差 应在3%以内。

6.2二阶平均慢漂力试

试验模型要求可参见CB/T3471

a）试验前，应对测力传感器系数进行标定。 b）对模型重心位置和惯量进行调试，误差要求可参见CB/T3471。

CB/78112019

模型必须布置于水池中央区域，宜采用轻质弹性约束系统固定模型，系统水平固有周期应大于 最小波浪周期或模型固有周期一个数量级，并根据实际试验调试情况，在不影响模型的波频运 动下，可适当调整系统刚度，以能测到准确的二阶平均慢漂力为宜。 d）在约束系统一端安装测力传感器，测力传感器应靠近模型一侧，确保传感器工作正常。

7.1波浪试验结果处理及表达

对于规则波，对试验测量结果选取信号稳定段，扣除仪器引起的零位值后，求取平均幅值或波高， 般以。来表示波幅。 对于不规则波，选取有效测量结果，采用谱分析方法求取波浪谱S(の)，根据谱值积分可获取不同 谱面积结果，表达式如下：

不规则波浪有义波高H=2.m。，波浪特征周期为To，=2元m/m。

7.2风载/流载试验结果处理

m,=fs(o'dw..

m, . sd...................

试验结果按无因次系数形式提供，流体动力系数曲线用最小二乘法进行拟合处理。处理时对试验中 可能引入之误差必须进行修正。

7.2.1系统误差修正

口风洞中进行海上浮式结构物试验结果进行下列系

7.2.2支架干扰修正

式中： Ev——模型本身流体动力（矩）

T正一正装模型试验时，测得的流体动力（矩）值；

7.2.3静压梯度修正

由于风洞轴向静压梯度存在，对海上浮式结构物模型试验纵向力测量值有影响，其修正量按下式

式中： AX—静压梯度修正量，N; dCp——静压变化量系数： dx——流向位置变化量，m; V—模型（排水）体积，m：

风洞试验段中由于模型的存在，使模型区域的实际风速与试验给定风速不同，数据处理时，风速按 下式给予修正：

式中： ? 试验给定风速，m/s； V 实际模型作用风速（数据处理时计算风速），m/s： 1S 8一阻塞修正系数，8= 4So S模型迎风面积，m； S风洞试验段面积，m。

HG／T 5673-2020 聚脂薄膜顶涂底层用聚酯型水胶乳.pdf7.3风载/流载试验结果表达

风载、流载测量结果以力和力矩无因次系数的形式给出，计算得到海上浮式结构物受到的纵向力 黄向力和偏航力矩。采用如下无量纲的形式进行表达： 风载纵向力系数：

7.4二阶平均慢漂力试验结果处理

CF=F/ CF, = Fg / pv?".. CM. = M./tpv?L

对于规则波试验，选取信号稳定段扣除零位值后，分别对波高与载荷求平均幅值；同样，对不规则 验，选取有效试验段，扣除零位值后，对载荷求平均值，波高则按谱分析求出有义值。

7.5二阶平均慢漂力试验数据表达

测量结果可按波高的平方来表达，也可以无因次

DB37∕T 3577-2019 水泥稳定碎石基层施工技术规范Cx。 = Fl) /4s或Cxm = F(2) / 立P(25),B3 L Crm = F%) / 4s°或Cm = PlE) / ±pl2s),B

Ya为二阶纵荡和横荡平均慢漂力系数，S。为波幅