海洋工程波浪力學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介

《海洋工程波浪力學(xué)》可作為船舶、海洋、海岸、水利等專業(yè)碩士研究生及高年級(jí)本科生的教材，亦可作為相關(guān)專業(yè)科研人員和工程技術(shù)人員的參考書。

第1章波動(dòng)方程

1.1流體力學(xué)基本方程

1.1.1連續(xù)方程

1.1.2運(yùn)動(dòng)方程

1.1.3理想流體非定常無(wú)旋運(yùn)動(dòng)的拉格朗日積分

1.2波浪運(yùn)動(dòng)基本方程及定解條件

1.2.1勢(shì)波理論

1.2.2基本方程與定解條件

第2章線性波理論

2.1常深度小振幅波理論

2.1.1邊界條件的簡(jiǎn)化

2.1.2基本方程的解

2.2線性波的特性

2.2.1波面方程

2.2.2彌散關(guān)系

2.2.3水質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度

2.2.4水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡

2.2.5波動(dòng)壓強(qiáng)

2.2.6波動(dòng)能量

2.3線性波的兩種極限情況

2.3.1深水波

2.3.2淺水波

2.3.3三種波浪的匯總

2.4波浪的疊加

2.4.1駐波

2.4.2波群

2.5平面斜向波

第3章非線性波浪理論

3.1斯托克斯波浪理論

3.1.1控制方程及基本求解理論

3.1.2斯托克斯二階波

3.1.3斯托克斯三階波

3.1.4斯托克斯五階波

3.1.5 Stokes五階波中超越方程的求解

3.2流函數(shù)波浪理論

3.3橢圓余弦波

3.3.1橢圓余弦波的主要結(jié)果

3.3.2橢圓余弦波的極限情況

3.4孤立波

3.5波浪理論的適用性

第4章波浪的傳播與變形

4.1波浪在深水中的彌散與傳播

4.2波浪的淺水效應(yīng)

4.2.1波浪守恒

4.2.2波浪淺水變形

4.2.3波浪的折射

4.3波浪的反射

4.4波浪的繞射

4.5波浪的破碎

4.5.1波浪破碎原因

4.5.2破碎波類型

4.6復(fù)雜地形情況下的波浪傳播與變形數(shù)值計(jì)算

4.6.1 Boussinesq類方程

4.6.2緩坡方程

4.6.3譜模型

4.6.4非線性淺水方程模型

4.6.5模型比較分析與應(yīng)用范圍推薦

4.6.6應(yīng)用案例介紹與分析

第5章隨機(jī)波浪理論

5.1海浪的觀測(cè)與描述

5.1.1海浪是隨機(jī)過(guò)程

5.1.2隨機(jī)變量及其統(tǒng)計(jì)特征

5.2隨機(jī)海浪的統(tǒng)計(jì)特征

5.2.1波要素及特征波定義

5.2.2波高分布

5.2.3最大波高分布

5.2.4周期分布

5.2.5波高與周期聯(lián)合分布

5.3隨機(jī)波浪的譜特性

5.3.1波浪譜

5.3.2常見(jiàn)的波浪頻譜

5.3.3方向譜

5.3.4譜與海浪要素的關(guān)系

5.4隨機(jī)波浪的數(shù)值模擬

5.4.1二維不規(guī)則波的數(shù)值模擬

5.4.2三維波面的數(shù)值模擬

5.5海浪的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律

5.5.1波浪散布圖

5.5.2年極值波高的長(zhǎng)期分布

5.5.3重現(xiàn)期

5.5.4設(shè)計(jì)波浪要素

5.5.5遭遇概率

第6章 作用在小尺度結(jié)構(gòu)物上的波浪力

6.1概述

6.2海流中的圓柱體

6.2.1勢(shì)流理論

6.2.2粗糙圓柱體

6.2.3傾斜圓柱體

6.2.4繞流升力

6.3作用在直立柱體上的波浪力

6.3.1莫里森方程

6.3.2作用在單柱體上的波浪力

6.3.3線性波作用下直立圓柱體上的波浪力

6.3.4單柱體上的橫向力

6.3.5群柱體上的波浪力

6.4水動(dòng)力系數(shù)

6.4.1水動(dòng)力系數(shù)的確定方法

6.4.2影響因素

6.4.3規(guī)范建議值

6.5莫里森公式的修正

6.5.1傾斜柱體上的波浪力

6.5.2海底管道上的作用力

6.5.3自由液面影響

6.6波流共同作用下的波浪力計(jì)算

6.6.1水流對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)特性的影響

6.6.2波浪力的計(jì)算

6.7隨機(jī)波浪力的計(jì)算

6.7.1特征波法

6.7.2譜分析法

第7章作用在大尺度結(jié)構(gòu)物上的波浪力

7.1繞射理論

7.1.1繞射理論基本概念

7.1.2線性繞射問(wèn)題的控制方程

7.1.3線性繞射波浪力

7.1.4繞射系數(shù)

7.2大直徑直立圓柱體波浪力分析

7.2.1控制方程及速度勢(shì)的求解

7.2.2大直徑柱體上的線性波浪力

7.3任意形狀三維結(jié)構(gòu)物上的波浪力

7.3.1格林函數(shù)G（x，y，z；ξ；η；ζ）

7.3.2源強(qiáng)度函數(shù)f（ξ，η，ζ）的確定

7.3.3 Fredholm積分方程的數(shù)值解

7.3.4波浪力的計(jì)算

7.4大尺度水下潛體上的波浪力

7.4.1弗汝德一克雷洛夫假定法

7.4.2長(zhǎng)方潛體上的波浪力

7.4.3直立圓柱潛體上的波浪力

7.4.4水平圓柱潛體上的波浪力

7.4.5水平半圓柱潛體上的波浪力

7.4.6半球潛體上的波浪力

7.5固定物體上的二階波浪力

7.5.1二階繞射問(wèn)題控制方程

7.5.2作用在結(jié)構(gòu)物上的波浪力

7.S.3二階波浪力

7.6作用在大型浮體上的波浪力

7.6.1坐標(biāo)系

7.6.2線性勢(shì)流理論

7.6.3波浪作用力

7.6.4波浪力作用下浮體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程

附錄

附錄A泰勒級(jí)數(shù)

附錄8三角函數(shù)

附錄C雙曲函數(shù)

附錄D雅可比橢圓函數(shù)

附錄E貝塞爾函數(shù)

附錄F Matlab函數(shù)

爹考文獻(xiàn)2100433B

選用某一特征波作為單一的規(guī)則波，并以它的參數(shù)（有效波高、波浪周期、水深）和結(jié)構(gòu)的有關(guān)尺寸代入莫里森方程或繞射理論的公式，求出作用在結(jié)構(gòu)上的波浪力。此法簡(jiǎn)便易行，在海洋工程設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用。

2100433B

第1章　緒論

1.1　海洋工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展

1.2　海洋平臺(tái)構(gòu)造及有關(guān)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

1.3　海洋系泊結(jié)構(gòu)

1.4　海洋管道

1.5　海洋工程結(jié)構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)性問(wèn)題

第2章　海洋工程結(jié)構(gòu)的確定性載荷

2.1　海洋工程結(jié)構(gòu)環(huán)境載荷綜述

2.2　海浪的確定性描述

2.3　海洋結(jié)構(gòu)物的波浪載荷

第3章　單自由度線性結(jié)構(gòu)振動(dòng)

3.1　結(jié)構(gòu)體系的單自由度模型

3.2　建立動(dòng)力學(xué)方程的方法

3.3　單自由度系統(tǒng)自由振動(dòng)分析

3.4　強(qiáng)迫動(dòng)力響應(yīng)

3.5　結(jié)構(gòu)振動(dòng)的響應(yīng)函數(shù)

第4章　單自由度線性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)響應(yīng)

4.1　平穩(wěn)各態(tài)歷程假定

4.2　均值與概率

4.3　自相關(guān)函數(shù)與譜密度

4.4　互相關(guān)函數(shù)與互譜密度

4.5　海浪的統(tǒng)計(jì)描述

4.6　偽隨機(jī)波的形成

4.7　結(jié)構(gòu)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析

4.8　結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)的解析方法

第5章　單自由度結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)

5.1　海洋工程中的非線性振動(dòng)實(shí)例

5.2　結(jié)構(gòu)體系非線性振動(dòng)的特點(diǎn)

5.3　求解非線性振動(dòng)方程的小參數(shù)法

5.4　求近似解的平均法

5.5　求近似解的多尺度法

5.6　單自由度系統(tǒng)的異頻振動(dòng)分析

5.7　單自由度分段剛度系統(tǒng)的振動(dòng)分析

第6章　多自由度線性結(jié)構(gòu)振動(dòng)

6.1　一般海洋結(jié)構(gòu)的多自由度振動(dòng)

6.2　振動(dòng)方程的建立

6.3　系統(tǒng)無(wú)阻尼自由振動(dòng)

6.4　多自由度系統(tǒng)阻尼的處理

6.5　無(wú)阻尼系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算方法

6.6　模態(tài)疊加法計(jì)算有阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)

第7章　多自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的非線性與隨機(jī)振動(dòng)分析

7.1　多自由度系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析

7.2　多自由度系統(tǒng)參數(shù)激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)分析

7.3　多自由度系統(tǒng)隨機(jī)激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)

第8章　大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)分析方法

8.1　動(dòng)力問(wèn)題的有限單元法

8.2　里茨法及子空間迭代法

8.3　結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算的數(shù)值方法

第9章　海流和風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)

9.1　海流和風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響

9.2　旋渦泄放現(xiàn)象與渦激振動(dòng)

9.3　確定性渦激振動(dòng)響應(yīng)分析

9.4　渦激振動(dòng)的統(tǒng)計(jì)響應(yīng)分析——升力相關(guān)模型

9.5　海風(fēng)的描述與風(fēng)載荷

9.6　湍流風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)

9.7　非圓截面結(jié)構(gòu)的跳躍振動(dòng)

9.8　減小渦激振動(dòng)的工程措施

第10章　海洋連續(xù)結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)

10.1　梁和纜索振動(dòng)方程與固有振動(dòng)分析

10.2　纜索的動(dòng)力響應(yīng)分析

10.3　梁的振動(dòng)響應(yīng)分析

第11章　振動(dòng)理論在平臺(tái)動(dòng)力分析中的應(yīng)用

11.1　固定式平臺(tái)的時(shí)域振動(dòng)響應(yīng)

11.2　地震激勵(lì)下平臺(tái)的振動(dòng)響應(yīng)

11.3　隨機(jī)波激勵(lì)下平臺(tái)振動(dòng)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析

11.4　導(dǎo)管架平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析

11.5　深海平臺(tái)張力腿波流聯(lián)合作用振動(dòng)分析

第12章　浮式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

12.1　浮式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)描述

12.2　鉸接塔平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析

12.3　鉸接塔-油輪運(yùn)動(dòng)分析

12.4　錨泊系統(tǒng)分析

12.5　二階波浪力和低頻波浪阻尼

12.6　Spar乎臺(tái)垂蕩-縱搖耦合運(yùn)動(dòng)分析

參考文獻(xiàn)

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本書結(jié)合海洋工程環(huán)境及結(jié)構(gòu)特征，介紹海洋工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的理論與方法，包括線性振動(dòng)、非線性振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)的基本理論和方法以及風(fēng)、浪、流等對(duì)海洋結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理、確定性載荷和隨機(jī)波浪載荷計(jì)算理論，同時(shí)結(jié)合海洋固定平臺(tái)、鉸接塔平臺(tái)、單點(diǎn)系泊與錨泊系統(tǒng)及浮式結(jié)構(gòu)等，介紹海洋結(jié)構(gòu)波浪作用下動(dòng)力響應(yīng)分析的理論與方法。對(duì)于深海平臺(tái)動(dòng)力分析問(wèn)題作了簡(jiǎn)單介紹對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)響應(yīng)特點(diǎn)和分析方法進(jìn)行了深入介紹。

本書可作為船舶與海洋工程、港口海岸及近海工程類研究生及高年級(jí)本科生教材，也可供水利工程、土木工程、機(jī)械工程、力學(xué)類等專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)之用，還可供相關(guān)領(lǐng)域研究人員和工程技術(shù)人員參考。

本書特色是緊密結(jié)合海洋工程技術(shù)發(fā)展需要，力求理論聯(lián)系實(shí)際，以大量海洋工程結(jié)構(gòu)實(shí)例分析貫穿全書。