CB/Z 811-2019 海洋工程环境模拟与环境载荷预报方法.pdf

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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

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

DB14T 2258-2021 地震信息系统接口规范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。

7.3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

JB/T 1544-2015 电气绝缘浸渍漆和漆布快速热老化试验方法-热重点斜法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

速度频率谱按公式A.1计算

附录A (资料性附录) 海洋工程环境模拟与环境载荷预报方法相关

DL/T 1340-2014 火力发电厂分散控制系统故障应急处理导则内达到的平均速度)。 达文波特谱(Davennort)按公式A.2计算

斯谱(Harris)按公式A

fs(f) 4C (A. 2) v? fs(t) 2f V 4C (A. 3)

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