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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156

3.3.2　估算实例260

3.3.3　估算实例361

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