标准规范下载简介
CB／Z 811-2019 海洋工程环境模拟与环境载荷预报方法.pdfICS 47. 020. 20 U11 CB 中华人民共和国船舶行业标准 CB/Z811—2019
ICS47.020.20 U 11
中华人民共和国船舶行业标准 CB/Z8112019
每洋工程环境模拟与环境载荷预报方法
0038 怡禾国标中心地下防水工程施工方案Themethodsofsimulationandpredictiononmarineenviromentloads
CINTECS 多的开究院
本指导性技术文件按GB/T1.1一2009给出之规则起草。 本指导性技术文件由全国海洋船标准化技术委员会船舶理论与实验分技术委员会(SAC/TC12/SC7) 日口。 本指导性技术文件起草单位：中国船舶重工集团公司第七O二研究所。 本指导性技术文件主要起草人：匡晓峰、刘长德、范亚丽、赵战华、张凤伟、郑文涛、湛俊华
CB/Z 8112019
海洋工程环境模拟与环境载荷预报方法
本指导性技术文件规定了海洋工程试验中风、浪、流环境模拟要求、预报方法以及结果的分析和表 达。 本指导性技术文件适用于海洋工程半潜式平台、浮式生产储卸油装置（FPSO）及其它海上浮式结构 物系泊状态、固定状态、动力定位工作状态以及锚泊辅助动力定位状态下的水池模型试验中风、浪、流 海洋环境模拟与载荷预报方法
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 CB/T3471风浪流联合作用下浮式系统模型试验规程
表1中的符号适用于本文件。
海洋环境载荷预报模型试验满足以下相似准则： 几何相似：模型按等缩尺比制作，满足几何相似； 运动相似：空气介质相对运动模拟实体匀速运动状态，海上浮式结构物六自由度运动保持与实 体情况相等，满足运动相似； 流动相似：海面以上风载荷进行风场模拟，水下部分流载荷测试，近似以均匀来流进行
海洋环境载荷预报模型试验满足以下相似准则： a）几何相似：模型按等缩尺比制作，满足几何相似； 运动相似：空气介质相对运动模拟实体匀速运动状态，海上浮式结构物六自由度运动保持与实 体情况相等，满足运动相似； c）流动相似：海面以上风载荷进行风场模拟，水下部分流载荷测试，近似以均勺来流进行
动力相似：通常模型试验无法满足全动力相似条件（模型试验雷诺数与实体航行雷诺数相等）， 当雷诺数大于临界雷诺数Re。（Re.取1.0X10°）后，模型表面形成稳定的湍流边界层，此时继 续增加试验雷诺数，流体动力系数基本保持不变，并保证傅汝德数相同，在此条件下认为试验 近似满足动力相似准则，测得的流体动力系数可外推到实体应用。 每洋工程环境载荷预报模型试验时，实体与模型各物理量之间的转换关系列于表2
实体与模型各物理量之间的转换关系
体与模型各物理量之间的
选取，相关误差要求以及其他未提及事项，在没有特殊说明情况下请按照CB/T3471选取。
5.1.1 规则波模拟
规则波波高按照入相似关系模拟， 期的模拟误差应小于土5%。
5.1.2长峰不规则波模拟
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
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
主体结构细部节点施工质量通病防治.pdf7.2.2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DL／T 5548-2018 变电工程技术经济指标编制导则，m。
7.3风载/流载试验结果表达