目录 1
第1章 海洋工程的设计与海况 1
1.1 怎样考虑海况与气象 1
1.1.1 设计波法与设计谱法 1
1.1.2 统计线性响应法 4
1.1.3 如何考虑风与潮流 5
1.2 海况估算法 6
1.2.1 必要的海况与气象统计资料 6
1.2.2 估算海况的流程图 7
1.2.3 估算方法的说明 8
1.3 对海洋工程的海况和气象设计条件的调研 15
1.4 确定海况与气象设计条件的具体实例 15
1.4.2 半潜式石油钻探平台的设计条件 16
1.4.1 自升式钻探平台 16
1.4.3 海洋石油存储基地 18
第2章 海洋工程规范的海况与设计外力 21
2.1 再论设计波 21
2.2 确定设计波 23
2.3 钢船建造规范中的海况与设计外力 24
2.3.1 纵向强度规范 24
2.3.2 船底外板规范 27
2.4 海洋工程规范中的海况与设计外力 32
附录2.1 估算异常海况 35
第3章 气象与海况的统计和估算 37
3.1 气象与海况的统计 37
3.1.1 观测方法 37
3.1.2 观测资料 42
3.2 波浪估算法 45
3.2.1 海风估算法 46
3.2.2 风浪估算法 48
3.3 估算波浪的实例 56
3.3.1 估算实例1 56
3.3.2 估算实例2 60
3.3.3 估算实例3 61
第4章 海浪的统计特性 64
4.0 符号表 64
4.1 海浪的时间系列与空间波形 65
4.2 波高与波浪周期的定义 66
4.3 短期波浪统计——极大值、波高的统计值 66
4.3.1 极大值ξ的统计量 66
4.3.3 平均波高、有效波高、1/n最大波高 71
4.3.2 波高（H）的概率分布 71
4.3.4 最大波高（Hmax）的数学期望值与方差 72
4.3.5 波高的“连”与波浪状态的持续时间 73
4.4 波浪周期的统计值 74
4.4.1 平均值 74
4.4.2 周期的概率分布 75
4.5 波高与波浪周期联合的统计值 75
4.5.1 波高与波浪周期的联合概率 75
4.5.2 边际分布 76
4.5.3 双峰谱 78
4.6 分布形状参数 78
4.6.1 谱与谱矩的定义 78
4.6.2 谱宽度系数 79
4.7.1 设计波高与设计周期的联合频度分布 80
4.7 波浪长期统计特性 80
4.6.3 表示概率密度分布函数形状的参数 80
4.7.2 不同海区的波浪统计 82
4.7.3 波向资料 82
4.7.4 风速与波高和周期的关系 82
4.8 异常海况 83
4.9 除海浪外的其他不规则水位变化 85
4.9.1 异常潮位 85
4.9.2 长周期波 86
4.9.3 内波 86
第5章 海浪谱 87
5.1 海洋风浪谱 87
5.1.1 Neumann谱 87
5.1.2 Pierson-Moskowitz谱 88
5.1.3 越智-Hubble 6参数谱 91
5.2 有限风程风浪谱 93
5.2.1 Darbyshire谱 93
.5.2.2 Bretschneider谱 94
5.2.3 光易谱 95
5.2.4 JONSWAP谱 97
5.3 方向谱 97
5.4 ISSC谱 101
5.5 ITTC谱 103
5.6 浅海区风浪谱 105
5.6.1 井岛-松尾谱 105
5.6.2 郭-掘川谱 106
5.6.3 郭氏谱 108
5.7 实测例 109
6.2.1 规则波的折射 113
6.2 海浪的折射 113
第6章 海浪的变形 113
6.1 概述 113
6.2.2 不规则波的折射 114
6.3 海浪的衍射 118
6.3.1 规则波的衍射 118
6.3.2 不规则波的衍射 118
6.4 流引起的波浪变形 123
6.4.1 流和波的叠加 123
6.4.2 流的折射 124
6.4.3 流中的风浪 125
6.5 海浪的浅水变形和碎浪 129
6.5.1 规则波的浅水变形与碎浪 130
6.5.2 不规则波的浅水变形 133
6.6 结语 140
第7章 环境条件的工程估算 141
7.1 风 141
7.1.1 阵风系数 141
7.1.2 垂向分布 141
7.1.3 风力 142
7.2 波浪的影响 149
7.2.1 浅水效应 149
7.2.2 浮动和潜水物体的影响 151
7.2.3 流的影响 152
7.2.4 波浪理论 153
7.2.5 波能 156
7.2.6 桩柱结构 157
7.3.1 流的估算准则 168
7.3 流的影响 168
7.3.2 流的作用力 169
7.4 冰的影响 173
7.5 地震的影响 174
第8章 浮动式海洋建筑物在波浪中运动的估算 177
8.1 概述 177
8.2 浮体在波浪中运动的估算 177
8.2.1 运动方程 178
8.2.2 浮体构件的流体动力 179
8.2.3 整个浮体的流体动力 184
8.2.4 系泊力与复原力 184
8.2.5 定常外力 188
8.2.6 不规则波中浮体运动的估算 190
8.3 浮体在波浪中运动估算方面的理论计算与实验 191
8.3.1 自由浮体在波浪中的运动 192
8.3.2 系泊浮体在波浪中的运动 194
8.3.3 浮体在浅海波浪中运动的理论 197
8.3.4 浮体在波浪中运动的计算系统程序 198
8.3.5 实体试验 198
8.3.6 今后的课题 199
第9章 确定半潜式平台形状的基础设计程序 201
9.1 概述 201
9.2 运动性能与形状设计 201
9.2.1 设计摇荡小的平台形状 201
9.2.2 摇荡小的平台形状（主尺度）的确定（第二次近似值） 204
9.2.3 程序的组成 205
9.3.1 三维奇点分布法 207
9.3.2 三维有限元法 207
9.3 流体动力的计算 207
9.4 综合设计法 208
9.5 程序适用实例 209
9.6 结论 209
第10章 半潜式平台波浪中结构响应的分析系统 212
10.1 概述 212
10.2 电算系统 212
10.2.1 数据传送，静载荷结构分析 213
10.2.2 波浪中的运动，波浪外力的分析 214
10.2.3 波浪载荷下立体骨架的分析 214
10.2.4 响应函数，统计处理方法 214
10.3 电算系统的计算示例 215
10.3.1 与模型试验的比较 215
10.3.2 大型模型的计算示例 215
10.4 结论 220
第11章 海洋工程水池试验中的造波问题 221
11.1 概述 221
11.2 海洋工程水池中波浪试验的目的与分类 221
11.2.1 频率响应试验 221
11.2.2 大浪中安全性的验证试验 222
11.2.3 海区地形的模拟试验 223
11.2.4 潮流、风与波浪并存的试验 223
11.3 水池波浪试验的相似定律与模型 223
11.3.1 动力相似定律 223
11.3.2 Froude相似定律和模型 226
11.3.3 “变态”模型 228
11.3.4 二维模型与构件模型 229
11.3.5 模型尺度比与波浪 229
11.4.1 水池造波原理 230
11.4 水池造波与造波机 230
11.4.2 水深的影响 234
11.4.3 驱动装置的特性 235
11.5 设计波和水池规则波 236
11.5.1 设计波 236
11.5.2 水池规则波 237
11.6 设计谱与水池不规则波 241
11.6.1 设计谱 241
11.6.2 水池不规则波制造方法 249
11.7 水池中不则规波的特性 254
11.7.1 水池中不规则波的统计特性 254
11.7.2 水池中的不规则波谱 256
11.7.3 和线性不规则波的差异 256
11.8.2 集中过渡波 259
11.8.1 异常极大波与极限波 259
11.8 极限波与集中过渡波 259
11.9 二维谱波与水池短峰不规则波 262
11.9.1 二维谱 262
11.9.2 水池短峰不规则波 262
11.10 结论 265
第12章 海洋工程试验水池概述 268
12.1 概论 268
12.2 日本船舶技术研究所海洋工程试验水池 268
12.2.1 概况介绍 268
12.2.2 海洋工程试验水池的主要设备与其特点 278
12.2.3 水池的设备概况与特点 279
12.2.4 海洋工程试验水池有代表性的试验实例 280
12.3.1 概况介绍 281
12.3 挪威海洋工程水动力学技术研究所海洋工程试验水池 281
12.2.5 海洋工程试验水池正在进行的模型试验 281
12.3.2 水池设备的结构与布置 283
12.3.3 可调整的钢池底 283
12.3.4 流的装置 287
12.3.5 水的过滤与循环装置 287
12.3.6 水平面的控制 287
12.3.7 造长峰波的液压1号造波机 288
12.3.8 造短峰波的多单元造波机——2号造波机 289
12.3.9 控制室 291
12.3.10 清除油污试验的辅助设备 291
12.3.11 联锁装置系统 292
13.2.1 1954—1966年系基本原理研究阶段 293
13.2 近三十年的研究概况 293
13.1 概述 293
第13章 张力腿平台的发展研究概况 293
13.2.2 1967—1975年为TLP研究的第二阶段 294
13.2.3 1975年至今为第三阶段 294
13.3 TLP的船型与系泊方式简介 294
13.3.1 TLP的主要组成部分 294
13.3.2 TLP的系泊方式 295
13.4 TLP在波浪中运动的数学模型与固有周期 295
13.5 风、潮流对TLP性能的影响 296
13.6 TLP的非线性运动特性 297
13.7 单腿断裂时的安全性 298
13.8 TLP的设计准则 299
附录 301
参考文献 305