Ալիքային և հոսանքային բեռնվածությունը չպետք է դիտարկել պարզապես որպես երկու անկախ բեռներ, որոնք հաշվարկվում են առանձին, ապա գումարվում միմյանց։Ծովափնյա կառուցվածքային վերլուծության մեջ ճիշտ մոտեցումն այն է, որ նախ որոշվի ալիքների և հոսանքների կողմից նույն դիրքում և ժամանակում առաջացած ջրի մասնիկների տեղային շարժումը, միավորվեն դրանց արագության բաղադրիչները հետևողական կոորդինատային համակարգում, ապա հաշվարկվի արդյունքում ստացված հիդրոդինամիկ ուժը։

Այս տարբերությունը հատկապես կարևոր է դառնում ծովային կառույցների համար, որոնք ենթարկվում են մեծ ալիքների, ուժեղ հոսանքների և բարդ հոսանքային պրոֆիլների: Այն կարող է զգալիորեն ազդել հաշվարկված դիմադրողական ուժի վրա, հատկապես, երբ Մորիսոնի հավասարումն օգտագործվում է բարակ խողովակաձև տարրերի համար:

Այս հոդվածը բացատրում է ինժեներական սկզբունքները, որոնք հիմք են հանդիսանումալիք-հոսանք փոխազդեցություն, հոսանքի պրոֆիլի ձգում, արագության վեկտորի համադրություն, Մորիսոնի դիմադրության ուժ և ալիք-հոսանք բեռի մոդելավորում SACS-ում.

1. Ինչու ալիքային և հոսանքային բեռները միշտ չէ, որ կարող են ուղղակիորեն գումարվել

Ծովային կառուցվածքային վերլուծության մեջ տարածված մոտեցում է ալիքային և հոսանքի բեռնվածությունները անկախ հաշվարկելը, այնուհետև ստացված ուժերը գումարելը։

Սակայն սա պարտադիր չէ, որ արտացոլի կառուցվածքի վրա իրական հիդրոդինամիկական բեռը։

Հիմնական հարցն այն է.

Որքա՞ն է կառուցվածքային տարրի շուրջ ջրի իրական արագությունը նույն տեղում և նույն պահին։

Ալիքային արագությունը և հոսանքի արագությունը ջրում միաժամանակ գոյություն ունեն։ Հետևաբար, տեղային ջրի արագությունը նախ պետք է որոշվի՝ համատեղելով դրանց արագության վեկտորները։ Արդյունքում ստացված արագությունը այնուհետև օգտագործվում է հիդրոդինամիկ ուժը հաշվարկելու համար։

Սա հատկապես կարևոր է այն բանի համար,Մորիսոնի հավասարման դիմադրության բաղադրիչը, քանի որ դիմադրության ուժը համեմատական ​​է հարաբերական արագության քառակուսուն։

Հետևաբար՝

Շրջակա միջավայրի արագությունները նախ համատեղելը, ապա հիդրոդինամիկական ուժի հաշվարկը, ընդհանուր առմամբ, համարժեք չէ ալիքային և հոսանքի ուժերը անկախ հաշվարկելուն և արդյունքները հետագայում գումարելուն։

2. Որտեղի՞ց է հոսում հոսանքը անշարժ ջրի մակարդակից վերև։

Դիտարկենք փոթորկի պայմաններում գտնվող ծովային կառույց, որտեղ՝

• Անշարժ ջրի մակարդակը սահմանվում է որպեսz = 0
• Ջրի խորությունը կազմում է80 մ
• Մուտքային հոսանքի պրոֆիլը սահմանվում է միայն մինչև անշարժ ջրի մակարդակը
• Ալիքի գագաթը հասնում էη = +8 մ

Երբ ալիքի գագաթն անցնում է կառուցվածքի կողքով, ակնթարթային ազատ մակերեսը բարձրանում է մինչև +8 մ։

Կառուցվածքային անդամ, որը գտնվում էz = +4 մհետևաբար, ժամանակավորապես ջրի տակ է։

Սակայն սկզբնական հոսանքի պրոֆիլը ուղղակիորեն չի տրամադրում հոսանքի արագությունը +4 մ-ի դեպքում, քանի որ սկզբնական պրոֆիլը սահմանվել է միայն մինչև անշարժ ջրի մակարդակը։

Հետևաբար, ինժեներական խնդիրը հոսանքի որոշումը չէալիքի գագաթից վերևՓոխարենը, այն պետք է որոշի հոսանքի արագությունը հետևյալ տիրույթում.

անշարժ ջրի մակարդակից վերև, բայց ակնթարթային ալիքային մակերևույթից ցածր։

Մեկ ինժեներական մոտեցում է հոսանքի պրոֆիլի վերափոխումը ազատ մակերևույթի ակնթարթային բարձրության համաձայն։ Հոսանքի պրոֆիլը արդյունավետորեն ձգվում կամ սեղմվում է այնպես, որ՝

• Ծովի հատակը մնում է կապված ծովի հատակի հետ
• Ակնթարթային ալիքի մակերեսը համապատասխանում է սկզբնական հոսանքի պրոֆիլի վերին սահմանին

Սա ապահովում է հոսանքի արագության հաստատուն բաշխում ամբողջ ակնթարթային խոնավացած տարածքում։

3. Ընթացիկ պրոֆիլի ձգում. տեղական բարձրության քարտեզագրում

Հոսանքի պրոֆիլի ձգումը չպետք է մեկնաբանվի որպես յուրաքանչյուր հոսանքի արագության պարզապես բազմապատկում մասշտաբային գործակցով։

Հիմնական գործողությունն էհամապատասխանեցնել ներկայիս կառուցվածքային բարձրությունը սկզբնական ընթացիկ պրոֆիլում համապատասխան հղման բարձրության հետ, ապա ստանալ հոսանքի արագությունը այդ քարտեզագրված դիրքից։

Պարզեցված գծային ձգման մոտեցման համար առնչությունը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ՝

z' = -d + (z + d) × d / (d + η)

որտեղ՝

• d= փոթորկի ջրի խորությունը
• η= ալիքի ակնթարթային բարձրություն
• z= կառուցվածքային տեղանքի ներկայիս բարձրությունը
• z'= քարտեզագրված բարձրությունը սկզբնական ընթացիկ պրոֆիլում

Նույն ուղղահայաց հղման համակարգը պետք է օգտագործվիz, z' և η, դրական արժեքներով դեպի վերև։

Օրինակ, ենթադրենք.

• Ջրի խորությունը՝d = 80 մ
• Ալիքի բարձրություն՝η = +8 մ

Քարտեզագրումը կարող է պատկերվել հետևյալ կերպ.

Սա նշանակում է, որ հոսանքի արագությունըz = +4 մստացվում է մոտավորապես սկզբնական հոսանքի պրոֆիլը գնահատելովz' = −3.64 մ.

Հոսանքի արագության ինտերպոլյացիայի օրինակ

Ենթադրենք, որ սկզբնական ընթացիկ պրոֆիլն ունի՝

• Հոսանքի արագությունը z = 0 մ-ում։1.5 մ/վ
• Հոսանքի արագությունը z = −20 մ դեպքում՝1.2 մ/վ

Եթե ​​օգտագործվում է գծային ինտերպոլյացիա, մոտավորապես -3.64 մ-ի վրա քարտեզագրված արագությունը կարելի է ստանալ այս երկու արժեքներից։

Կարևոր կետն այն է.

Ձգումը փոխում է այն դիրքը, որից ստացվում է հոսանքի արագությունը։ Այն պարզապես չի բազմապատկում հոսանքի բոլոր արագությունները 88/80-ով։

Այս տարբերությունը կարևոր է ծովային հիդրոդինամիկական վերլուծության մեջ հոսանքի պրոֆիլի ձևափոխությունները մեկնաբանելիս։

4. Գծային ընդդեմ ոչ գծային հոսանքի պրոֆիլի ձգում

Պրոֆիլի ներկայիս ձգումը պարտադիր չէ, որ սահմանափակվի մեկ մաթեմատիկական մեթոդով։

API RP 2A-WSD, 22-րդ հրատարակություն, բաժին 5.3.1.2.6ստանդարտում նկարագրված պայմաններում ոչ գծային ձգումը սահմանում է որպես նախընտրելի մեթոդ, միաժամանակ քննարկելով մոտավոր մոտեցումներ որոշակի հոսանքի պրոֆիլի բնութագրերի համար։

Մոտավորապես միատարր արագության բաշխմամբ համեմատաբար հաստ մակերեսային սալիկի համար պարզ ուղղահայաց ձգումը կարող է ապահովել ոչ գծային ձգման ողջամիտ մոտարկում։

Ընթացիկ պրոֆիլների այլ տեսակների համար,Գծային ձգումը կարող է օգտագործվել նաև որպես ինժեներական մոտարկում, կախված կիրառելի պայմաններից և վերլուծության մեթոդաբանությունից։

Հետևաբար, պետք է խուսափել երկու եզրակացությունից.

• Սխալ է ենթադրել, որ յուրաքանչյուր ընթացիկ պրոֆիլ կարող է պարզապես ընդլայնվել դեպի վեր՝ առանց հաշվի առնելու։
• Նաև սխալ է ենթադրել, որ գծային ձգումը համընդհանուր անընդունելի է։

Ընտրությունը պետք է հիմնված լինի ներկայիս պրոֆիլի բնութագրերի, կիրառելի նախագծային ստանդարտի և վերլուծության պահանջների վրա։

Ընթացիկ պրոֆիլն ընդդեմ ալիքային կինեմատիկայի

Մեկ այլ կարևոր տարբերությունն այն է, որՀոսանքի պրոֆիլի ձգումը և ալիքի կինեմատիկան նույն ֆիզիկական գործընթացները չեն.

Հոսանքի ձգումը որոշում է, թե ինչպես է հոսանքի արագության պրոֆիլը արտացոլվում ակնթարթային խոնավացած տիրույթում։

Մեթոդներ, ինչպիսիք ենՈւիլերի ձգումկապված են ալիքային կինեմատիկայի մշակման հետ։

Չնայած նմանատիպ բարձրության քարտեզագրման հայեցակարգերը կարող են հայտնվել տարբեր ձևակերպումներով, դրանք չպետք է ավտոմատ կերպով մեկնաբանվեն որպես նույն ծրագրային կարգավորում կամ նույն ֆիզիկական ուղղում։

5. Ալիքային և հոսանքի արագությունները պետք է համակցվեն որպես վեկտորներ

Տեղային հոսանքի արագությունը որոշելուց հետո այն կարող է համակցվել ալիքի առաջացրած արագության հետ։

Այնուամենայնիվ, արագությունները պետք է համակցվեն, քանի որվեկտորներ, փոխարենը պարզապես դրանց մեծությունները գումարելու։

Օրինակ՝ որոշակի պահի և ժամանակի ընթացքում՝

• Ալիքի արագություն =3 մ/վ դեպի արևելք
• Հոսանքի արագություն =1 մ/վ դեպի հյուսիս

Արդյունքում ստացված հորիզոնական արագությունը հետևյալն է.

U = √(3² + 1²) ≈ 3.16 մ/վրկ

Հետևաբար, այն 4 մ/վրկ չէ։

Եթե ​​ալիքի և հոսանքի արագությունները համագծային են և նույն ուղղությամբ են, ապա դրանց նշանային արագությունները կարող են ուղղակիորեն գումարվել։

Օրինակ՝

3 մ/վ + 1 մ/վ = 4 մ/վ

Բայց երբ ուղղությունները տարբերվում են, անհրաժեշտ է վեկտորների գումարում։

6. Կառուցվածքային անդամի համար համապատասխան արագությունը նորմալ բաղադրիչն է

Ծովափնյա խողովակավոր կառուցվածքների համար մեկ այլ կարևոր նկատառում է հիդրոդինամիկ ուժի ուղղությունը անդամի նկատմամբ։

Դիմադրության բաղադրիչի համար օգտագործվող արագությունը, ընդհանուր առմամբ, պետք է դիտարկել՝ համեմատածկառուցվածքային անդամին ուղղահայաց հոսքի բաղադրիչ.

Սա նշանակում է, որ ընդհանուր շրջակա միջավայրի արագության մեծությունը չպետք է ավտոմատ կերպով կիրառվի յուրաքանչյուր թեք կամ տարբեր կողմնորոշմամբ խողովակաձև մասի համար։

Կամայական կողմնորոշում ունեցող անդամի համար՝

1. Որոշեք տեղական ալիքի արագությունը։
2. Որոշեք տեղական հոսանքի արագությունը։
3. Միավորեք դրանք հետևողական կոորդինատային համակարգում։
4. Որոշեք հարաբերական հոսքի արագությունը։
5. Արագությունը լուծեք անդամին նորմալ գտնվող բաղադրիչի մեջ։
6. Կիրառեք համապատասխան հիդրոդինամիկ բանաձևը։

Եթե ​​կառուցվածքային տարրն ինքնին շարժվում է, համապատասխան քանակը պետք է հաշվի առնի նաևջրի և անդամի միջև հարաբերական արագությունը.

7. Ինչու է տարբերությունը նշանակալի դառնում Մորիսոն Դրագ տերմինում

Ալիքային և հոսանքի արագությունները ճիշտ համադրելու կարևորությունն ավելի պարզ է դառնում Մորիսոնի հավասարումն ուսումնասիրելիս։

Միաչափ լայնական հոսքի ենթարկվող ֆիքսված շրջանաձև գլանի համար երկարության միավորի դիմաց առաջացող դիմադրությունը կարող է արտահայտվել պարզեցված ձևով՝

Fᴅ = ½ ρ Cᴅ DU |U|

որտեղ՝

• Ֆա= ձգողական ուժը մեկ միավոր երկարության համար
• ρ= ջրի խտություն
• Կհո= դիմադրության գործակից
• D= անդամի տրամագիծ
• U= անդամին նորմալ հարաբերական հոսքի արագության նշան

Կարևոր առանձնահատկությունը տերմինն է.

U |U|

Հետևաբար, դիմադրության ուժը ոչ գծային է արագության նկատմամբ։

8. Օրինակ՝ Առանձին ալիքային և հոսանքային բեռներ ընդդեմ համակցված արագության

Դիտարկենք պարզեցված դեպք, որտեղ՝

• Ալիքի արագություն =3 մ/վ
• Հոսանքի արագություն =1 մ/վ
• Երկուսն էլ գործում են նույն ուղղությամբ

Եթե ​​ալիքի և հոսանքի դիմադրությունը հաշվարկվում է առանձին, ապա գումարվում, արագության քառակուսու անդամները կլինեն՝

3² + 1² = 10

Եթե ​​արագությունները նախ գումարվեն, և ապա հաշվարկվի դիմադրության ուժը՝

(3 + 1)² = 16

Տարբերությունը գալիս է խաչաձև անդամից.

2 × 3 × 1 = 6

Արժեքները10-ը և 16-ը արագության քառակուսային անդամներ են, մ²/վ² միավորներով։ Դրանք կՆ-ով արտահայտված ուժեր չեն և ինքնուրույն չեն ներկայացնում ընդհանուր հիդրոդինամիկ բեռը։

Այս պարզեցված օրինակը ցույց է տալիս, թե ինչու.

Ալիքի և հոսանքի դիմադրության անկախ հաշվարկը, ապա արդյունքների գումարումը, ընդհանուր առմամբ, համարժեք չէ դիմադրության չափը տեղական արագության համակցված հաշվարկին։

Տարբերությունը հատկապես նշանակալի է, երբ ալիքի և հոսանքի արագությունները մեծ են և գործում են նույն ուղղությամբ։

9. Ի՞նչ է պատահում, երբ ալիքը և հոսանքը գործում են հակառակ ուղղություններով։

Նույն սկզբունքը գործում է, երբ ալիքի և հոսանքի արագությունները գործում են հակառակ ուղղություններով, բայց պետք է պահպանվի նշանային արագությունը։

Օրինակ՝

• Ալիքի արագություն = +3 մ/վ
• Հոսանքի արագությունը = −1 մ/վ

Համակցված արագությունը հետևյալն է.

U = +3 − 1 = +2 մ/վ

Համապատասխան արագության քառակուսային դիմադրության անդամը հիմնված է հետևյալի վրա՝

U |U| = 2 × 2 = 4

Սա ցույց է տալիս, թե ինչու սխալ է եզրակացնել, որ առանձին հաշվարկը միշտ կհանգեցնի ավելի փոքր բեռի։

Կախված ալիքի հարաբերական ուղղությունից և փուլից, ինչպես նաև հոսանքի արագություններից, տարբերությունը կարող է փոխվել մեծությամբ և ուղղությամբ։

10. Մորիսոնի հավասարումը ներառում է նաև իներցիայի անդամ

Վերը նշված պարզեցված օրինակը կենտրոնանում է միայն քաշելու բաղադրիչի վրա։

Մորիսոնի ամբողջական բանաձևը նաև պարունակում էջրի մասնիկների արագացման հետ կապված իներցիայի տերմին.

Հետևաբար, ալիքային հոսանքի ամբողջական հիդրոդինամիկ բեռը չի կարող ներկայացվել պարզապես ասելով, որ ամբողջ բեռը համեմատական ​​է արագության քառակուսուն։

Դիմադրության բաղադրիչն առավել ցայտուն կերպով ցուցադրում է ոչ գծային էֆեկտը, մինչդեռ իներցիայի բաղադրիչը պետք է դիտարկել համապատասխան հիդրոդինամիկական բանաձևին և ալիքային կինեմատիկային համապատասխան։

Այս տարբերությունը կարևոր է ծովային կառուցվածքային վերլուծության արդյունքները մեկնաբանելիս։

11. Ալիք-հոսանք փոխազդեցություն SACS-ում. Ի՞նչ պետք է ստուգեն ինժեներները։

Ալիքային և հոսանքային էֆեկտները մոդելավորելիսՍԱԿՍ, ինժեները պետք է նայի բեռնվածքի դեպքի անվանումից այն կողմ։

Բեռնվածքի դեպք, որը կոչվում է«Ալիք + Հոսանք»ինքնին չի ապացուցում, որ հիմքում ընկած ֆիզիկական գործընթացը ճիշտ է մոդելավորվել։

Պետք է ստուգել մի քանի ասպեկտներ.

1. Ջրի մակարդակի հղում

Համոզվեք, որ հետևյալը հետևողականորեն սահմանվում է.

• Անշարժ ջրի մակարդակ
• Փոթորկի ջրի մակարդակը
• Ալիքի բարձրություն
• Կառուցվածքային բարձրացումներ
• Ընթացիկ պրոֆիլի հղման բարձրությունները

Անհամապատասխան ուղղահայաց հղման դեպքում հոսանքի սխալ արտապատկերումը կարող է հանգեցնել։

2. Ընթացիկ պրոֆիլի ձգում

Ստուգեք, թե արդյոք ներկայիս պրոֆիլը հետևյալն է՝

• Ձգված
• Ընդլայնված
• Ինտերպոլացված
• Փոփոխված է մեկ այլ փոխակերպմամբ

Ընտրված մեթոդը պետք է համապատասխանի գործող նախագծային մեթոդաբանությանը։

3. Ալիքային կինեմատիկա

Ստուգեք, թե ինչպես է ծրագիրը ստեղծում ալիք-մասնիկ արագություն և արագացում։

Հոսանքի պրոֆիլի փոխակերպումը և ալիքային կինեմատիկական ձգումը չպետք է ավտոմատ կերպով դիտարկվեն որպես նույն գործընթաց։

4. Ալիքային հոսանքի ուղղություն

Ստուգեք ալիքի տարածման և հոսանքի ուղղության միջև եղած հարաբերական անկյունը։

Ոչ կոլինեար ալիքային և հոսանքի պայմանների դեպքում երկու ուղղորդված բաղադրիչներն էլ կարող են ազդել վերլուծության վրա։

5. Անդամի նորմալ արագություն

Յուրաքանչյուր կառուցվածքային տարրի համար ստուգեք, որ օգտագործվում է տարրի ուղղվածությանը համապատասխան հոսքի բաղադրիչը։

6. Հարաբերական արագություն

Եթե ​​կառուցվածքային շարժումը կարևոր է, ստուգեք, թե արդյոք հիդրոդինամիկական բանաձևն օգտագործում է ջրի և անդամի միջև համապատասխան հարաբերական արագությունը։

7. Դիմադրության և իներցիայի բաղադրիչներ

Վերանայեք հետևյալների առանձին ներդրումները.

• Քաշող ուժ
• Իներցիայի ուժ
• Ընդհանուր հիդրոդինամիկ ուժ

Միայն քաշելու օրինակը մի՛ մեկնաբանեք որպես Մորիսոնի ամբողջական բեռը ներկայացնող։

12. Ակնհայտ ալիքի պարբերությունը և հոսանքի արագությունը չպետք է շփոթել

Ծովային վերլուծության մեկ այլ կարևոր հարց է հոսանքի արագությունը, որն օգտագործվում է գնահատման համար։ակնհայտ ալիքի պարբերություն.

Այս նպատակով օգտագործվող հոսանքը պարտադիր չէ, որ նույնական լինի կառուցվածքային խցանման կամ տեղային ազդեցությունների համար արդեն փոփոխված հոսանքի արժեքին։

Վերը քննարկված API մեթոդաբանության համաձայն, ակնհայտ ալիքի պարբերությունը պետք է գնահատվի՝ օգտագործելովանխափան ազատ հոսքի հոսանք, այլ ոչ թե հոսանք, որն արդեն նվազել է կառուցվածքային խցանման պատճառով։

Ոչ կոլինեար ալիքային և հոսանքի պայմանների համար ալիքի ուղղության երկայնքով հոսանքի բաղադրիչը կարևոր է ակնհայտ ալիքային պարբերության գնահատման համար։

Միևնույն ժամանակ, հիդրոդինամիկ բեռի հաշվարկում օգտագործվող հոսանքի պրոֆիլը կարող է պահանջել համապատասխան պրոֆիլային քարտեզագրում և ուղղորդված մշակում։

Հետևաբար՝

Մեկ վերլուծության նպատակով փոփոխված հոսանքի արժեքը չպետք է ավտոմատ կերպով վերօգտագործվի հաշվարկման յուրաքանչյուր մյուս քայլի համար։

13. Կառուցվածքային բեռների վերադրումը նույնը չէ, ինչ շրջակա միջավայրի բեռի առաջացումը

Ծովային կառուցվածքային վերլուծության կարևորագույն հասկացությունը տարբերությունն էբեռի առաջացումևկառուցվածքային արձագանքի սուպերպոզիցիա.

Համապատասխան գծային կառուցվածքային պայմաններում կառուցվածքային արձագանքները կարող են վերադրվել։

Սակայն սա չի նշանակում, որ այդ արձագանքները առաջացրած շրջակա միջավայրի հիդրոդինամիկ ուժերը միշտ կարող են հաշվարկվել անկախ, ապա գծային կերպով գումարվել։

Օրինակ՝

Ալիքի արագություն + հոսանքի արագություն → տեղային համակցված արագություն → հիդրոդինամիկ ուժ → կառուցվածքային արձագանք

հիմնարարորեն տարբերվում է հետևյալից՝

Ալիքային ուժ + հոսանքի ուժ → կառուցվածքային արձագանք

երբ հիդրոդինամիկ ուժն ինքնին ոչ գծային է արագության նկատմամբ։

Այս տարբերությունը հատկապես կարևոր է Մորիսոնի քաշող բեռնման համար։

14. Ալիքային հոսանքի բեռի վերլուծության գործնական աշխատանքային հոսք

Հետևաբար, գործնական ինժեներական աշխատանքային հոսքը կարող է ամփոփվել հետևյալ կերպ.

Քայլ 1 — Ջրի մակարդակի որոշում

Սահմանեք անշարժ կամ փոթորկային ջրերի համապատասխան հղման մակարդակը և համոզվեք, որ բոլոր բարձրություններում օգտագործվում է նույն տվյալը։

Քայլ 2 — Սահմանեք ալիքի մակերեսը

Որոշեք ալիքի ակնթարթային բարձրությունը գնահատվող վայրում և փուլում։

Քայլ 3 — Ներկայիս պրոֆիլի քարտեզագրում

Որոշեք ակնթարթային խոնավ բարձրությանը համապատասխանող հոսանքի արագությունը՝ օգտագործելով համապատասխան հոսանքի պրոֆիլի փոխակերպումը։

Քայլ 4 — Ալիքի կինեմատիկայի որոշում

Հաշվարկեք տեղային ալիքային արագությունը և արագացումը նույն տեղում և փուլում։

Քայլ 5 — Ալիքային և հոսանքի արագությունների համադրություն

Կատարեք վեկտորների գումարում համապատասխան կոորդինատային համակարգում։

Քայլ 6 — Հարաբերական հոսքի որոշում

Հաշվի առեք անդամների կողմնորոշումը և, որտեղ կիրառելի է, կառուցվածքային շարժումը։

Քայլ 7 — Հիդրոդինամիկ ուժի հաշվարկ

Կիրառեք համապատասխան Մորիսոնի կամ այլ հիդրոդինամիկ բանաձևը։

Քայլ 8 — Ստուգեք ուղղորդող բաղադրիչները

Ստուգեք, որ յուրաքանչյուր կառուցվածքային անդամի համար օգտագործվել են ճիշտ նորմալ և շոշափողական արագության բաղադրիչները։

Քայլ 9 — Վերանայեք SACS-ի արդյունքը

Ստուգեք հիմքում ընկած ենթադրությունները և ելքային քանակները, այլ ոչ թե հույսը դրեք միայն բեռնվածքի դեպքերի անունների վրա։

Քայլ 10 — Հաստատել կիրառելի ստանդարտի հետ համեմատ

Վերանայեք համապատասխան API պահանջները, նախագծի տեխնիկական բնութագրերը, ծրագրային փաստաթղթերը և վերլուծության ենթադրությունները։

15. Հիմնական եզրակացություններ

Ալիքային և հոսանքային բեռնվածքի ճիշտ մշակումը հիմնարար նշանակություն ունիՋրի կինեմատիկայի խնդիրը, նախքան այն կառուցվածքային բեռնվածքի խնդիր դառնա.

Հիմնական սկզբունքներն են՝

• Ալիքի և հոսանքի արագությունները պետք է գնահատվեն նույն վայրում և նույն ժամանակում։
• Հոսանքի պրոֆիլները կարող են անհրաժեշտ լինել վերափոխել, երբ ակնթարթային ազատ մակերեսը տարբերվում է ջրի հաշվարկային մակարդակից։
• Հոսանքի պրոֆիլի ձգումը փոխում է արագության նմուշառման դիրքը. դա պարզապես միատարր արագության բազմապատկիչ չէ։
• Ալիքի և հոսանքի արագությունները պետք է միավորվեն որպես վեկտորներ։
• Կառուցվածքային անդամին նորմալ արագության բաղադրիչը կարևոր է Մորիսոնի դիմադրության համար։
• Կառուցվածքային շարժման դեպքում պետք է հաշվի առնել ջրի և անդամի հարաբերական արագությունը։
• Մորիսոնի դիմադրությունը ոչ գծային է, քանի որ կախված է U|U|-ից։
• Ալիքի և հոսանքի դիմադրողականության առանձին հաշվարկը և արդյունքները գումարելը, որպես կանոն, համարժեք չէ դիմադրողականության ուժը համակցված արագությունից հաշվարկելուն։
• Մորիսոնի իներցիայի անդամը պահանջում է առանձին քննարկում և չի ներկայացվում պարզ արագության քառակուսու օրինակով։
• Ակնհայտ ժամանակահատվածի գնահատման համար օգտագործվող հոսանքի արժեքները չպետք է ավտոմատ կերպով շփոթել այլուր օգտագործվող արգելափակված կամ այլ կերպ փոփոխված հոսանքի արժեքների հետ։
• Կառուցվածքային արձագանքի վերադրումը չի ենթադրում, որ շրջակա միջավայրի հիդրոդինամիկ բեռները միշտ կարող են առաջանալ անկախ և գծային կերպով գումարվել։
• SACS բեռնվածքի դեպքերի անունները միայնակ բավարար չեն ալիքային հոսանքի վերլուծության ֆիզիկական ճշգրտությունը ստուգելու համար։

Եզրակացություն

Ալիքային հոսանքի բեռի համադրության հիմնական հարցը պարզապես երկու ուժերի գումարումը չէ։

Ավելի հիմնարար հարցն այն է.

Ինչպե՞ս է ջուրը իրականում շարժվում կառուցվածքային տարրի շուրջը նույն դիրքում և նույն պահին։

Հոսանքի պրոֆիլի ձգումը որոշում էորտեղ պետք է ստանալ հոսանքի արագությունը.

Վեկտորների համադրությունը որոշում էԻնչպես են ալիքի և հոսանքի արագությունները փոխազդում.

Մորիսոնի հավասարումը որոշում էինչպես է արդյունքում առաջացող ջրի շարժումը վերածվում հիդրոդինամիկ ուժի.

Այս քայլերը ֆիզիկապես կապված են և, ընդհանուր առմամբ, չեն կարող փոխարինվել պարզապես շրջակա միջավայրի բեռի երկու անկախ հաշվարկված արդյունքների գումարմամբ։

Հուսալի ծովային կառուցվածքային վերլուծության համար ինժեներները պետք է վերանայեն ամբողջական շղթան՝

Ջրի մակարդակ → Հոսանքի պրոֆիլ → Ալիքային կինեմատիկա → Ալիքային հոսանքի արագության համադրություն → Հարաբերական անդամի արագություն → Հիդրոդինամիկ ուժ → Կառուցվածքային արձագանք

Այս մոտեցումը ապահովում է ավելի ֆիզիկապես հետևողական հիմք՝ ալիքային և հոսանքային համակցված բեռնվածության ենթարկված ծովային խողովակաձև կառուցվածքները վերլուծելու համար։

Հաճախակի տրվող հարցեր

Հնարավո՞ր է պարզապես գումարել ալիքային և հոսանքային բեռները։

Ոչ բոլոր դեպքերում։ Մորիսոնի դիմադրողականության դեպքում, հիդրոդինամիկ դիմադրողականությունը հաշվարկելուց առաջ, որպես կանոն, պետք է համատեղել ալիքի և հոսանքի արագությունները, քանի որ դիմադրողականության ուժը ոչ գծային կերպով կախված է արագությունից։

Ի՞նչ է ընթացիկ պրոֆիլի ձգումը։

Հոսանքի պրոֆիլի ձգումը սկզբնական հոսանքի արագության պրոֆիլը ակնթարթորեն թրջված ջրի սյան վրա քարտեզագրելու մեթոդ է, երբ ազատ մակերևույթի բարձրությունը փոխվում է ալիքների պատճառով։

Հոսանքի ձգումը նշանակո՞ւմ է արագությունը բազմապատկել մասշտաբային գործակցով։

Ոչ։ Ընդհանուր առմամբ, ձգումը փոխում է այն բարձրությունը, որի դեպքում հոսանքի արագությունը ստացվում է սկզբնական պրոֆիլից։ Այն չպետք է մեկնաբանվի պարզապես որպես յուրաքանչյուր արագության ընդհանուր գործակցով բազմապատկում։

Ի՞նչ տարբերություն կա ալիքային կինեմատիկայի և հոսանքի պրոֆիլի ձգման միջև։

Ալիքային կինեմատիկան նկարագրում է ալիքային շարժման հետ կապված արագությունը և արագացումը: Հոսանքի պրոֆիլի ձգումը փոփոխում է, թե ինչպես է որոշակի հոսանքի պրոֆիլը ներկայացված ակնթարթային ջրային սյան մեջ: Դրանք կապված են տարբեր ֆիզիկական պրոցեսների հետ:

Ինչո՞ւ է Մորիսոնի դիմադրության ուժը զգալիորեն փոխվում, երբ ալիքը և հոսանքը միավորվում են։

Քանի որ դիմադրության անդամը կախված է U|U|-ի միջոցով արտահայտված հարաբերական արագությունից։ Հետևաբար, համակցված արագությունը կարող է առաջացնել խաչաձև անդամներ, որոնք առկա չեն, երբ ալիքի և հոսանքի դիմադրության ուժերը հաշվարկվում են անկախ։

Արդյո՞ք ալիքի և հոսանքի ուղղությունը նշանակություն ունի։

Այո։ Ալիքի և հոսանքի արագությունները պետք է դիտարկել որպես վեկտորներ։ Դրանց հարաբերական ուղղությունը ազդում է արդյունքում ստացված արագության և, հետևաբար, հիդրոդինամիկ ուժի վրա։

Արդյո՞ք պետք է օգտագործվի ջրի ընդհանուր արագությունը յուրաքանչյուր կառուցվածքային տարրի համար։

Պարտադիր չէ։ Բարակ խողովակաձև տարրերի համար տարրին ուղղահայաց արագության բաղադրիչը հատկապես կարևոր է լայնակի դիմադրության համար։ Հետևաբար, պետք է հաշվի առնել տարրի կողմնորոշումը։

Կարո՞ղ է SACS-ը ավտոմատ կերպով կարգավորել ալիքի և հոսանքի փոխազդեցությունը։

Ճշգրիտ մշակումը կախված է SACS տարբերակից, վերլուծության կարգավորումներից, մուտքային տվյալների սահմանումներից և ընտրված մեթոդաբանությունից: Ինժեներները պետք է ստուգեն համապատասխան ծրագրային փաստաթղթերը և ելքային տվյալները, այլ ոչ թե հույսը դնեն միայն բեռնվածքի դեպքի անվան վրա:

Ալիքային հոսանքի բեռի համադրությունը նույնն է՞, ինչ կառուցվածքային բեռի վերադրումը։

Ոչ: Կառուցվածքային արձագանքը կարող է վերադրվել համապատասխան գծային ենթադրությունների ներքո, սակայն հիդրոդինամիկ ուժի առաջացումը կարող է լինել ոչ գծային: Հետևաբար, շրջակա միջավայրի բեռի առաջացումը և կառուցվածքային արձագանքի վերադրումը պետք է դիտարկել որպես առանձին հասկացություններ: