基于Morison方程分层积分计算悬浮隧道的波浪力

摘要

为了研究计算悬浮隧道波浪力随高度的变化规律,根据悬浮隧道的特点,结合Morison方程,提出沿悬浮隧道高度进行分层积分的方法来计算悬浮隧道水平波浪力和竖直波浪力,并将计算结果与采用传统的直接取用其水平轴线的波浪速度和加速度及相应的阻水面积来计算其波浪力(简称简化法)计算结果进行比较,同时研究悬浮隧道直径、放置深度、波浪周期等因素对两者计算差异的影响,最后还进一步用线性波和二阶Stokes非线性波计算理论分析讨论波浪周期对波浪力的影响.结果表明,所提出的分层积分法的计算值与简化法计算结果在隧道直径或高度在25m以内、波浪周期大于9s时,两者最大误差在3%左右,即简化法带来的误差一般可以忽略.而Stokes波浪理论计算的悬浮隧道波浪力要大于线性波浪理论值,当波浪周期大于12s时,两者最大误差在3.9%左右,因此,对于平坦波有必要采用高阶Stokes波浪理论进行校核.