水动力试验课程ppt-2015-试验研究课程-第二讲-试验设施
第三章水动力学基础详解
Δz
p1 ρg
αν 2 2g
0
p2 ρg
αν 2 2g
hw
第25页，共87页。
于是
p2 ρg
Δz
p1 ρg
hw
将hw=0.1 m，p1 =117.6 kPa代入上式可求出：
p2
ρg (Δz
p1 ρg
hw )
9.8(2 117.6 0.1) 136.2kN / m2 9.8
第26页，共87页。
FP1 p1 A, FP2 p2 A
第16页，共87页。
沿x轴方向动量方程为
ρQβ(ν2 ν1cosθ) p1 A1cosθ p2 A2 FRx
Q
因 ν1 A1
ν2
Q A2
代入上式可解出
FR x
βρQ2 (
1 A2
cosθ ) A1
p1 A1cosθ
p2 A2
沿z轴动量方程
βρQ0 ( ν1sinθ) p1A1sinθ G FRz
第4页，共87页。
有 ΔM M12 M12
而 M12 M11 M12
M12 M12 M 22
故有 ΔM M 22 M11
任取一微小流束MN，微小流束1-1′流段内液体的动量
ρu1dtdA1 • u1
对断面A1积分有 M11' A1 ρ u1 u1dtdA1 ρdt A1 u1 u1dA1
第15页，共87页。
3.7.2 恒定总流动量方程式应用举例
应用实例（1）: 弯管内水流对管壁的作用力
弯管中水流为急变流，动水压 强分布规律和静水压强不同，因此 不能用静水压力的计算方法来计算 弯管中液体对管壁的作用力。但弯 管以外的渐变流段 p静=p动
水动力学基础分析课件
03
水动力学基本原理
伯努利方程
01
02
03
定义
伯努利方程是描述理想液 体在重力场作稳固流动时， 拥有压力能、位能和动能 之间转变的状况。
公式
给定流体的密度为ρ，速 度为v，高度为h，则伯努 利方程可表示为： Z+p/ρg+v^2/2g=C
意义
表明液体的压力能、位能 和动能之间能够互相转变， 且总和保持不变。
连续性方程
定义
连续性方程是质量守恒定律在水 动力学中的具体表达。
公式
连续性方程的数学表达式为： divergence of velocity = 0
意义
表示液体在运动过程中，单位时间 流入、流出控制体积的质量流量之 差等于体积V中液体质量的变化率。
实验设备
设计和搭建实验设备，模拟流体运动现象。
数据采集
采集实验数据，包括速度、压力、温度等参数。
实验结果分析
对实验数据进行处理和分析，验证理论预测的准确性。
数值水动力学
离散化方法 采用离散化方法将连续的流体运动转化为离散的数值计算。
数值求解 通过数值计算求解离散化的流体运动问题。
计算机模拟 利用计算机模拟技术，再现流体运动的真实情况。
它对于工程设计、施工和运行 等多个环节都至关重要。
水动力学的研究成果可以应用 于多个领域，如水力发电、港 口建设、水污染治理等。
水动力学的发展历程
水动力学的发展可以追溯到古代，但作为一门学科，它的发展主要了完善的理论体系。
20世纪以后，随着计算机技术的发展，数值模拟方法在水动力学中得到了广泛应用。
生物水动力学
生理水动力学
水动力
•互动百科•新知社•小百科•HDWIKI建站•移动•帮助•免费注册•登录•首页•IN词•图片•任务•锐人物•WE公益•积分换礼•百科分类•知识官网•词条•图片水动力学实验正文 > 查看版本•历史版本：1•编辑时间：2006-01-18 03:42:21•作者：buzhidaole1•内容长度：6349字•图片数：13个•目录数：4个•修改原因：创建•评审意见：目录• 1 水动力学实验• 2 正文• 3 配图• 4 相关连接液体动力学研究工作的一个组成部分。
用仪器和其他实验设备测定表征水或其他液体流动及其同固体边界相互作用的各种物理参量，并对测定结果进行分析和数据处理，以研究各种参量之间的关系。
实验的目的是揭示各种水流运动规律和机理，验证理论分析和数值计算结果，为工程设计和建设提供科学依据，以及综合检验工程设计质量和工作状态。
水动力学实验是从观测自然界和工程设施中的实际流动过程开始的，这种观测即所谓原型实验。
进行原型实验，难于分别控制各种参量，而且费用高，有时甚至不可能进行，如一个水利工程或水中航行器在建成前就没有实验对象。
后来，水动力学实验大都是在专门设计的实验室或实验场内用模型进行，这就是所谓模型实验。
实验模型一般比原型小，也有与原型相等或比原型大的。
水动力学模型实验是要研究流体某一流动特性参量同边界形状参量、流体特性参量、作用力参量之间的函数关系。
在水动力学中，有些问题可用理论分析或数值计算方法求解；有些问题因物理现象复杂，基本规律还不清楚，或因边界形状复杂，而只能用实验方法研究。
水动力学实验理论水动力学实验理论包括力学过程的模拟、实验方案的优化、测试系统的设计、实验数据的处理等问题。
以下只论述第一个问题。
力学过程的模拟理论（又称模型理论）是模型实验的理论依据。
模型实验的正确提法，模型实验结果转用到原型上去，都是以量纲分析和相似律为基础的。
水动力学实验主要涉及惯性力(见达朗伯原理)、重力和粘性力。
水力学课件-水动力学
数值模拟技术的应用
随着计算机技术的不断发展，数值模拟在水力学领域的应 用将更加广泛，有助于更深入地理解流体运动的规律和特 性。
多学科交叉融合
水力学与多个学科密切相关，如物理学、化学、生物学等 ，未来水力学的研究将更加注重多学科交叉融合，以解决 复杂的水力学问题。
THANKS
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水动力学的应用领域
水利工程
环境工程
水动力学在水利工程中广泛应用于水电站 设计、水库调度、堤防工程和河流整治等 领域。
水动力学在环境工程中涉及污水处理、水 体修复和环境监测等方面，水动力学在海洋工程中应用于船舶设计、 海洋能源开发、海底资源勘探和海上风电 等领域。
水力发电
水力发电是利用水流所蕴含的势能和动能转化为机械能，进一步转化为电能的过程。
水力发电站通常由水坝、水轮机和发电机组等组成，通过调节水库水位或水轮机转 轮转速来控制发电量。
水力发电具有可再生、清洁、能源稳定等优点，但也存在建设成本高、对生态环境 影响较大等缺点。
水利工程设计
水利工程是指为了控制和调配自 然水以达到防洪、灌溉、供水、
流体静力学的基本原理包括流体平衡 原理、帕斯卡原理和连通器原理等。
流体动力学基本方程
流体动力学基本概念
流体动力学是研究流体运动规律的科学。
流体动力学基本方程
流体动力学的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守 恒方程等。
流体动力学方程的求解方法
流体动力学方程的求解方法有多种，如有限差分法、有限元法和谱 方法等。
水头损失
由于流体流动过程中受到阻力而产生的能 量损失。
流体流动的基本方程
包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等基 本物理定律。
对未来的展望
水动力学试验设备
1.净水器，2.阀门，3.泵组，4.集水箱，5.安定段，6.阻尼网，7.收缩段，8.工作段,9.出水阀， 10.储水箱循环水槽结构示意图Tunnel AssemblySettling Chamber Exit Section Motor Assembly小型水槽大型水槽船舶试验水槽（400m）其它水槽（1）拖曳水槽：船模实验、分层流实验等（2）波浪水槽在普通水槽上装上造波器和消波器，造波器用来模拟海浪，有多种形式。
在水槽的另一端，消波器使水波以及模型产生的船波不再反射。
造波装置波浪水槽防波堤模型实验可用于：波－流相互作用含沙水流运动底泥起动悬移质沉降波流与不同底质的相互作用清浑水两用波流水槽小型水洞重力式水洞的结构示意图如下所示：水泵将地下水池中的水泵入高位的水箱中，水箱内的溢流板使水箱中的水位保持恒定。
水箱内还插有多孔阻尼板作为稳流装置，用来消除进水所引起的波动。
水在管道内经过扩压段、整流网和收缩段后进入实验段，然后流入回流渠道，集中到水池中。
1.沟，2.磅秤，3.量水箱，4.切换机构，5.溢流箱，6.水池，7.水泵，8.回水管，9.出水阀，10.实验装置; 11.进水阀，12.水箱，13.多孔阻尼板，14.溢流坝图为在空化实验水洞中用频闪光源拍摄到的高速旋转螺旋桨的空化现象照片，从照片中可看到在螺旋桨叶梢上产生的空泡形成的螺旋线。
为了观察非定常流动和高速运动流场的流动图像和变化过程，通常需要采用高速摄影技术。
水利枢纽工程长江口深水航道整治工程——导堤长江口整体物理模型试验大厅外观效果图（上海浦东）水平缩尺为1:1000，垂直缩尺为1:125长江口物理模型（南京水科院）钱塘江河口（含杭州湾）整体模型（杭州）。
水力学第三章水动力学基础PPT课件
斯托克斯定理
总结词
描述流体在重力场中运动时，流速与密 度的关系。
VS
详细描述
斯托克斯定理指出，在不可压缩、理想流 体中，流体的流速与密度之间存在一定的 关系。具体来说，流速大的地方密度小， 流速小的地方密度大。这个定理对于理解 流体运动的基本规律和解决实际问题具有 重要的意义。
06 水动力学中的流动现象与 模拟
设计、预测和控制等领域。
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静水压强
静止液体内部压强的分布规律。
液柱压力计
利用静止液体的压强测量压力的方法。
帕斯卡原理
静止液体中任意封闭曲面所受外力之和为零。
浮力原理
浸没在液体中的物体受到一个向上的浮力， 其大小等于物体所排液体的重量。
03 水流运动的基本方程
连续性方程
总结词
描述水流在流场中连续分布的特性
详细描述
连续性方程是水力学中的基本方程之一，它表达了单位时间内流场中某一流体 的质量守恒原理。对于不可压缩流体，连续性方程可以简化为：单位时间内流 出的流量等于该时间内流体的减少量。
湍流
水流呈现不规则状态，流线曲折、交 叉甚至断裂，流速沿程变化大，有强 烈的脉动现象。
均匀流与非均匀流
均匀流
水流在同一条流线上，速度和方向保持一致，过水断面形状和尺寸沿程保持不变 。
非均匀流
水流在同一条流线上，速度和方向发生变化，过水断面形状和尺寸沿程也发生变 化。
一维、二维和三维流动
一维流动
水流只具有一个方向的流动，如 管道中的水流。一维流动的研究 可以通过建立一维数学模型进行。
水力学第三章水动力学基础ppt课 件
目 录
《河流动力学》PPT课件
② 含盐度↑，促使细颗粒泥沙絮凝成团，颗
粒变大，使ω↑。
“絮凝现象” ：一方面细颗粒表面包围 着双电层，当两颗粒相互接近时产生排斥力， 另一方面因颗粒表面带有极性，具有彼此吸 引的分子引力。当两颗粒碰撞时，若吸引力 ＞排斥力则颗粒就互相粘结在一起（成团） 产生絮凝。
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§2-3 泥沙颗粒的沉速
吸引力与介质关系不大，但双电层斥力 与之关系密切。介质中离子浓度↑或离子化合 价↑则斥力↓，从而易产生絮凝。故当粘性细 颗粒沙进入河口遇到离子浓度很高的海水时 常看到此现象。 说明：
⑴ 此现象随含盐度↑而↑，但变化缓慢，若 在高含沙浓度时变化不明显。
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§2-3 泥沙颗粒的沉速
2、一般表达式（球体）
水中重力 牛顿阻力
G6(s )D3
F RC DA2 u2C DD 42 2 2
4 s gD 3CD
平衡时﹤沉降达极限状态﹥ G=FR
对三种绕流状态都适用，不同在于CD区别
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§2-3 泥沙颗粒的沉速
3、层流﹤stokes﹥ Red＜0.25时，据水流作用于球沙的运动方程
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§2-3 泥沙颗粒的沉速
2、研究意义
沉降规律是泥沙运动基本规律之一。ω 越大，沉降几率大，易造成河床淤积，反 之亦然。故沉速既影响河床淤积，又是水 析法确定粒径的依据。
3、绕流阻力
⑴ 定义：颗粒沉降受到的阻力。（圆球 颗粒） Fma0 (G、F)
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§2-3 泥沙颗粒的沉速
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§2-3 泥沙颗粒的沉速
⑵ 影响絮凝的因素：
水动力学基础课件：第二章 流体静力学(2)
(hydrostatics)
流体静力学是研究流体平衡时，其内部的压 强分布规律及流体与其它物体间的相互作用 力的科学。 平衡： 绝对平衡：流体对地球无相对运动； 相对平衡：流体对运动容器无相对运动。
【教学基本要求】
1. 掌握流体静压强概念及其特性 2. 熟练掌握流体静压强基本公式、点压强的计算方
反证法：
p p p p
特性2 平衡流体中任意点的静压强值只由该点的 坐标位置决定，而与该压强的作用方向无关。
即: p f (x, y, z)
反证法：在静止液体中的点O(x,y,z)处
取一微分四面体，分析x方向受力：
Z
质量力 fx(1/6)(dxdydz) 表面力 Px(1/2)(dydz)
PnSABCCOS(n,x) 质量力为三阶小量,可忽略
数学家欧拉：所有人的老师
欧拉(Euler)，瑞士数学家及 自然科学家。1707年4月15日出 生於瑞士的巴塞尔，1783年9月 18日於俄国彼得堡去逝。欧拉出 生於牧师家庭，自幼受父亲的教 育。13岁时入读巴塞尔大学，15 岁大学毕业，16岁获硕士学位。
欧拉是18世纪数学界最杰出 的人物之一，他不但为数学界作 出贡献，更把数学推至几乎整个 物理的领域。他是数学史上最多 产的数学家，平均每年写出八百 多页的论文，还写了大量的力学、 分析学、几何学、变分法等的课 本，《无穷小分析引论》、《微 分学原理》、《积分学原理》等 都成为数学中的经典著作。
质量力：
dGx dxdydzX
表面力：12 面及34面的重
微小平行六面体
心 A 、B 处的压强分别为 ：
pA
p(x
1 dx, y, z) 2
1
pB
水动力试验课程ppt-2015-试验研究课程-第六讲-总体与模型
船舶与海洋工程试验研究模型模拟与制作上海交通大学海洋工程国家重点试验室2误差不能超过1毫米。
3海洋平台模型的制作模型物理特性模拟模型试验相似理论要求；海洋平台物理特性的真实模拟和精确测试是实验结果正确与否的重要基础；5模型物理特性约束条件为为模型质心三维坐标的目标6其中，Rxx, Ryy, Rzz分别为模型绕三个坐标轴的惯性半径目标值。
7m模型质量调节质量调节完成后，在专用的船模调节架上进行船模重心位置和刀口10●调节架转动部分的相关已知参数：基准面至刀口转动轴的垂向高度Z O调节架质量W 1调节架重心垂向位置Z G1调节架绕刀口转动轴的惯性半径l 1●船模在调节架中间沿纵向方向放置。
重心和惯量调节装置----船模调节架调节架转动部分的重量W 1、重心垂向位置Z G1、绕刀口转动轴的惯性半径l 1均需要在进行船模参数调节之前进行测量，并作为已知量处理。
刀口形成的转动轴基准面（船底基平面）O z 111213通过纵向倾斜试验获得；14●根据分布质量的单摆振荡原理，惯性矩的定义和平行轴原理151617 1819●根据实际系泊锚链的尺寸（长度和直径）按缩尺比选用模型系泊链的长度和直径。
●对于锚链和钢丝绳，模型选用微型锚链和钢丝绳模拟●对于尼龙缆，模型选用软绳或微型钢丝绳模拟。
系泊缆自身外形的几何相似20210510152025303540非线性弹性的模拟系泊链重块微型钢丝绳弹簧微型锚链单位配重（铅丝）立管的模拟与系泊缆的模拟类似。
立管的模拟Steep-S configuration lazy wave configuration 24带浮子的长立管（Riser）模型25软刚臂系泊系统的制作与模拟三分力仪万向接头软刚臂与吊杆转动机构内含压载以调节重量、重心27及电位器张力腿模型：靠垫模型29跨接软管模型码头模型31长度l4 32重力加速度g底部上表面到刀口距离z12W3323435）方法，即采用足够大的缩尺比λ，如1:200。
[理学]3第三章-水动力学基础PPT课件
![[理学]3第三章-水动力学基础PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/534803d8581b6bd97e19ea71.png)
《水力学》
第三章 水动力学基础 §1 描述液体运动的两种方法
1 描述液体运动的两种方法
拉格朗日法
z
以研究单个液体质点的运动过程作为基 础，通过对每个液体质点运动规律的研 究来获得整个液体运动的规律性。
t
（x，y，z）
（t0）
O M （a，b，c）
x
x x(a,b,c,t) y y(a,b,c,t) z z(a,b,c,t)
第三章 水动力学基础
§4 恒定总流的能量方程
4 恒定总流的能量方程
方程应用的注意点：
z1p 12 1V g12z2p 22 2V g22hw
选取高程基准面； 选取两过水断面；
所选断面上水流应符合渐变流的条件，但两个断面之
间，水流可以不是渐变流。
选取计算代表点；
选取压强基准面；
动能修正系数一般取值为1.0。
Yangzhou Univ
-
19
《水力学》
第三章 水动力学基础
§4 恒定总流的能量方程
例题：采用直径d=350mm的虹吸管将河水引入堤外供给灌溉。已知H=4m， h=3m，若不计损失，试确定该虹吸管的输水量，并计算图中1、2、3、4各 点的位置水头z、压强水头p/γ、流速水头V2/2g及总水头。
-
27
《水力学》 能量方程（伯努利方程）应用的拓展
恒定总流的能量方程（又称为伯努利方程）是 应用最广的流体动力学基本方程。它不仅可以 用于液体运动，还可以应用于气体运动。
特别提醒
伯努利方程式是对不可压缩
液体导出的，而气体是可压缩流体，因此，将
伯努利方程式应用于气流时，要求流速不很大
（V＜50m/s），压强变化不很大，密度的变
水动力学基础 PPT课件
渐变流 ( 又称缓变流 ) ：指各流线接近于平行直线的流动，即 渐变流各流线之间的夹角很小，流线的曲率半径 R 很大。 否则称为 急变流。 渐变流的极限情况是流线为平行直线的均匀流．
渐变流过水断面具有的两个性质：
(1) 渐变流过水断面近似为平面； (2) 恒定渐变流 过水断面上，动水压强近似 地按静水压强分布。
当地加速度: 固定点速度随时间的变化， 第一项： u / t , u / t , u / t x z y 迁移加速度:等号右边括号内项反映了在同一时刻因地 点变更而形成的加速度。
§3—2 欧拉法的若干基本概念
1． 迹线和流线 迹线则是同一质点在一个时段内运动的轨迹线。 流线 是某一时刻在流场中画出的一条空间曲线，在该时刻， 曲线上所有质点的流速矢量与这条曲线相切，流线是同一时刻 与许多质点的流速矢量相切的空间曲线。 一条某时刻的流线表明了该时刻这条曲线上各点的流速方向。
运动要素仅随一个坐标(包 括曲线坐标)变化的液流称为一元 流。由于三元流动的复杂性，常 简化为二元流(运动要素是两个坐 标的函数)或一元流来处理。
为了摆脱 粘性 在分析实际液体运动时 在数学上的某些困难，我们先以忽略粘性 的 理想液体 为研究对象，然后在此基础 上进一步研究实际液体（修正）。
§3—1 描述液体运动的两种方法
均匀流中各流线是彼此平行的直线，各过水断面上的流 速分布沿流程不变，过水断面为平面。
例: 液体在 等截面 直管 中的流动，或液体在断面形式 与大小沿程不变的长直顺坡渠道中的流动，都是均匀流。
在恒定流时，当地加速度等于零；
在均匀流时，则是迁移加速度等于零。
5，渐变流与急变流
非均匀流中，流线多为彼此不平行的曲线，按流线图形沿流程 变化的缓急程度，又可将非均匀流分为渐变流和急变流两类。
第八章地下水动力学ppt课件
⑥其他条件同泰斯假定:含水层均质，各项同性，等厚 且水平分布；渗流服从达西定律；完整井；主含水层 中地下水瞬时释放。
根据上述条件，利用ξ2.2 建立的越流系统不稳定承压井流 的微分方程（2-3-24）式
T 2 rH 21 r H r W e H t
(2 -3-24
只是越流强度W需要依其具体条件建立关系。
m
有关 exK 函 0x,e 数 xW x可查 81 表 3，x当 0.0时 1 有 exK0xK0x2.3lg0.8 ( x9 ) exW xW x2.31.7x8
2.1拐点法的应用
a.一个观测孔，如果抽水试验时间是足够长，使得可以使 用外推法确定最大降深。
1. 在单对数坐标纸上绘s-lgt曲线。
可以看出：对于定流量Q抽水，实测的lgs-lgt曲线与理论曲线
和llggW4r a(2u值,Br，)l反gu1之的，形如状果是确相定同了的平，移只l是g 4其Q T纵和横lg 坐4r a2 标值彼，此则平可移确了定lg
Q 4T
地层参数。
② 步骤：
I.
在双对数坐标纸上绘制
W(u,
r) B
标u1 准曲线（图8-1-3）；
b.多个观测孔
如果抽水时间较长，各孔水位最大降深Smax值均可从s-lgt曲线外 推得到，则上述步骤对于每个观测孔都适用。每一孔均可独立计箅地层 参数,最后取其平均值。
如果抽水时间不够长，不能从s-lgt曲线上直接外推确定Smax值， 但s-lgt曲线的直线部分已明显地表现出来，则可用下列步骤确定地层参 数。 ①毎个观测孔的水位数据均单独作以曲线； ②各井分别从图上确定直线部分的斜率m； ③在r-lgmi坐标系统上，将各井的相应数据投上，并作最合适的直线 ④从图上确定此直线(r-lgmi )的斜率； ⑤计箅B值，依据方程（8-1-34）式，有 两端对lgmi导数,得
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船舶与海洋工程试验研究第二讲上海交通大学海洋工程国家重点实验室内容提要一、模型试验概述二、模型试验设施介绍三、国内外海洋工程水池概况四、我校海洋工程水池模型试验基础232005年秋季“卡特里娜”和“丽塔”飓风毁坏了墨西哥湾地区113座石油平台、457条油气管道。
恶劣的海洋环境是影响海洋工程设施安全性的重要因素1980年3月，北海的挪威“基兰”号石油平台被波涛吞没，死亡120多人。
模型试验研究的必要性4●海洋环境恶劣，海洋工程往往技术复杂、投资巨大、风险极高，其技术性能、安全性能和作业性能等均需要充分研究和论证。
●常用研究手段：数值模拟（Numerical Simulation ）模型试验（Model Test ）●结构有限元分析理论与软件（SESAM、NASTRAN等）均相当成熟，结构强度分析等可通过数值模拟来完成。
●在水动力性能分析方面，虽然凭借当今计算流体力学（CFD）的水平，可以进行数值模拟与计算，然而，由于计算中常引入诸多假定或经验数据，计算结果可靠度欠佳。
●因此，迄今为止，海洋工程界仍然一致认为水动力模型试验的结果最为可靠，并以此作为设计、建造浮式海洋平台的最终定夺。
●几乎任何一座浮式海洋平台的设计、建造都要进行物理模型试验。
5模型试验研究的作用●随着数值模拟技术和计算机技术的进步，模型试验研究的作用也在发生改变。
●早期，主要通过模型试验获得海洋工程结构物的水动力性能，并进行方案的优化设计。
●现在，方案设计的大量优化工作依据数值模拟结果在计算机上完成，模型试验主要用于对数值预报结果的验证，预报非线性和不可预知性的水动力特性，以及对优化设计方案技术性能的认证，并提供最直接和最可靠的性能依据。
●有时，模型试验还能够最直观地让我们发现未知现象，丰富对自然界的认识。
67FP 12.5m()原设计14.5m()更改设计原设计系泊链系泊系统支撑机构更改设计首部型线BZ25-1 FPSO 2002年~2003年挪威APL 公司委托交大进行的渤海BZ25-1 FPSO 系统工程试验研究中，发现浅水非线性水动力作用造成FPSO 运动与系泊力异常，进而部分更改了FPSO 型线和系泊系统的设计方案原设计现设计原方案试验80 0 0Time (s) 0Time (s)02001年美国SOFEC 公司委托交大进行的FPSO 系统试验研究中，发现设计方案会产生意外的波浪砰击现象。
模型试验研究的目的●预报运动与载荷,验证理论（数值）预报结果。
●发现任何不可预知性和非线性的动力行为、运动与载荷，这些一般不能被水动力数值模型所预报。
●评估设计方案的技术性能与可行性。
●提供海洋工程结构物在安装和作业过程中行为特性的可视化证明。
9内容提要一、模型试验概述二、模型试验设施介绍三、国内外海洋工程水池概况四、我校海洋工程水池模型试验基础10海洋工程水池要求可以模拟风、浪、流各种海洋环境条件并能根据试验要求改变水深，水池的主要装备一般有：●可升降假底●造波机●消波装置●造流系统●造风系统●大跨度XY拖车11大面积可升降假底False Bottom:28m×26m0m调节水深Water Depth Adjustment5m双摇板造波机造单方向传播的长峰波Hydraulic Wave Generator多单元造波机造多方向长峰波、短峰波1415荷兰MARIN 海洋工程水池双边多单元造波机造波录像剪辑消波系统MARIN消波滩设计17假底上方形成均匀稳定的回流消波滩升降假底高压喷水回流式高压喷水造流系统19直喷式高压喷水造流系统20深水造流系统管道布置造流泵具有生成垂向流速剖面的能力生成流速具有较好的稳定性21造风系统22造风系统Wind generating systemVmax=10m/s定常风和风谱Stable Wind and Wind Spectrum 大跨度XY方向拖车25一、模型试验概述二、模型试验设施介绍三、国内外海洋工程水池概况四、我校海洋工程水池模型试验基础内容提要国内外主要海洋工程水池尺度所在国家水池主体深井长(m)宽(m)深(m)直径(m)深(m)巴西403015525荷兰453610.5530挪威805010--美国4530 5.8-16.8加拿大36263614.8日本14145630中国50306--中国504010540巴西LabOceano水池（Brazilian OceanTechnology Laboratory）2003年建成。
尺度40m×30m×15m，中间深井直径5m，深25m。
位于巴西里约热内卢●水深调节范围：0~25m●造波能力：最大波高0.52m●造流能力：最大流速表面0.25m/s、底部0.1m/s ●造风能力：最大风速12m/s29巴西LabOceano 水池介绍（Brazilian Ocean Technology Laboratory ）30荷兰MARIN(Maritime Research Institute Netherlands)海洋工程水池2000年建成，位于荷兰Wageningen 。
主尺度为45m ×36m ×10.5m ，池中设有直径为5m 的深井，可使试验水深达30m 。
MARIN水池平面图●h=0~30m●Hmax=0.7m●Vc=0.5m/s底部0.1m/s●Vw=10m/s●当今世界上最先进、最深的海洋工程水池。
31挪威MARINTEK水池( Norwegian MarineTechnology ResearchInstitute)1981年建成，位于挪威Trondheim，是当时世界上最先进的水池。
主尺度为80m×50m×10mh=0~10m，Hmax=0.9m，Vc=0.2m/s，Vw=12m/s美国OTRC(Offshore TechnologyResearch Center)水池1988年建成，位于美国Houston的Texas A&MUniversity。
长150ft，宽100ft，深19ft，中间的深井深度为55ft 。
●水深h=0~16.8m●最大波高Hmax=0.9m●最大流速Vc=0.6m/s●最大风速Vw=12m/s加拿大CHC(Canadian Hydraulics Centre)水池位于加拿大Ottawa。
尺度36m×26m×3m，中间深井直径6m，深14.8m。
●h=0~14.8m●Hmax=0.7m●Vw=12m/s日本国家海事研究所NMRI水池（National Maritime Research Institute）2001年建成，位于日本东京。
圆形水池，直径14m，水深5m，中间深井直径6m，深30m。
●h=0~30m●Hmax=0.5m●Vc=0.2m/s1992年建成，主尺度50m×30m×6m上海交通大学海洋工程国家重点实验室海洋工程水池国家发改委、上海市、上海交通大学、中国海洋石油总公司投资建设海洋深水试验池建于上海交通大学闵行校区，总投资约1亿多元，2005年开工建设，已于2008年12月运行。
40水池主体：长50米宽40米深10米海洋深水试验池深井：直径最大工作水深海洋深水试验池侧视图Hmax=0.5mVc=0.4m/sVw=10m/s43造波系统：多单元造波机可产生方向可变的规则或不规则长峰波或短峰波，有义波高可达0.3米；造流系统：深水造流系统可产生整体流或分层流，表层流速可达0.4米/秒，整体流速可达0.1米/秒；造风系统：造风系统可产生风向和风速均可变的定常风或非定常风，最高风速可达10米/秒；水深调节系统：升降假底可使水池主体水深在0~10 米间自由调节，使深井水深在10-40米间自由调节；拖车：大跨度XY 拖车系统最大车速1.5米/秒。
深水试验池设施主要技术指标4440m 50mO●国内首个、世界第二个池外循环式整体造流系统。
●六层造流，均有独立循环通道和驱动水泵，可造不同剖面的深水流。
●采用倾斜渠道结合穿孔压力墙的分流方案，保证流速均匀、稳定。
深水造流系统方案45●模型比例1:10，用钢材和有机玻璃制作。
●模拟水池结构和尺寸，模拟整体造流系统设计方案。
●完整模拟造流过程，验证数值模拟结果，验证造流系统方案。
物理模型造流实验数值模拟与物理模型实验研究46水池大面积假底•钢质纵横梁系结合钢质浮箱，储备浮力60吨。
•卷扬机系统调节升降。
•导向系统控制位移，气动锁紧装置锁紧在所需深度。
深井假底•钢质框架结构。
•卷扬机系统调节升降。
•依靠与井壁的摩擦力锁紧在所需深度。
水深调节系统方案•任意水深的模拟能力是国际一流深水池的标志之一。
•整体可升降的大面积假底是世界上最先进的任意水深模拟技术，其结构强度、平整度、升降系统是关键。
47多单元造波系统方案●双边多单元造波系统是世界上最先进的波浪模拟技术，可模拟三维波、任意方向长峰波●水池长边布置总长50米的多单元造波机●水池短边布置总长40米的多单元造波机●造波机每单元宽0.4米，造波板吃水1.2米●单元采用伺服电机驱动●所有单元统一集中控制4849消波系统方案●创新的组合消波技术●消波滩由圆弧形倾斜消波面、阻尼条、落水槽等组成。
●波浪越过消波滩后落入落水槽。
●落水槽回水不直接流回水池，避免影响滩前波浪。
下部为造流系统结构8000mm 400mm 1350mmX 轴Y 轴5031mm150mmα50行车系统方案●行车是海洋工程水池必需的重要试验设备。
●采用桁架式结构、双轨大跨度(52m)行车方案。
●计算机控制作XY双向运动，车速可调，可达1.5m/s。
●布置试验工作小车，重量8吨，起重能力3吨。
●布置造风系统工作小车，重量15吨。
行车结构的整体有限元模型造风系统方案●变风向、变风速的造风技术。
●计算机控制多台轴流风机。
●轴流风机悬挂在行车下方，可自由旋转以调整风向。
●造风系统与行车系统不发生共振。
51海洋深水试验池52海洋深水试验池53海洋深水试验池54内容提要一、模型试验概述二、模型试验设施介绍三、国内外海洋工程水池概况四、我校海洋工程水池模型试验基础55半潜式平台Semi-submersible Platform• A series of model test, including wave basin model test, DP model test and quay mooring model test have been conducted for CNOOC •Comparison in hydrodynamic performances of the different conditions were performed to support the final design and construction.Semi ‐submersible PlatformCNOOC ‐981 Drilling SEMIDry ‐tree Production SEMIShell International Exploration &Production Inc.,SIEPSemi ‐submersible PlatformSemi‐submersible Platform Dry‐tree CP SEMISemi‐submersible Platform Hadrian North SEMISemi‐submersible Platform CAT‐A, CAT‐B Well Intervention SEMI HELIX H‐4500 Drilling SEMISemi‐submersible Platform GVA Drilling SEMI63我国第一艘深水半潜式钻井平台的前期研究。