ГОСТ Р 57148-2016 (ИСО 19901-1:2015) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий

     9.4 Кинематика двумерной волны

Кинематика двумерной регулярной волны, заданной высотой волны и глубиной воды может быть рассчитана для истинного периода волны с использованием соответствующей теории периодических волн. Рассмотрение теорий волн, их применимость и справочные материалы приведены в А.9.4 (приложение А).

Линейная теория (или теория идеальных волн Эри-Стокса) является основной применяемой теорией периодических волн. Однако вследствие того, что данная теория основана на линеаризации физических процессов, граничные условия свободной поверхности совпадают с уровнем спокойной воды.

Таким образом, главным недостатком теории идеальных волн Эри-Стокса является тот факт, что с ее помощью не представляется возможным описание кинематики волны между гребнем волны и уровнем спокойной воды. Более того, для условий относительно крутой волны, результаты, полученные с применением данной теории, могут быть неточными.

Применение данной теории допустимо в случаях, когда линеаризация может быть обоснована или применяется по отношению к замене допущений при моделировании (см. 9.1). Если применяется анализ временных рядов, то кинематика должна быть растянута до мгновенной отметки свободной поверхности с использованием линейного растяжения, также известного как растяжение Уиллера (см. А.10.4.1, приложение А), или дельта-растяжения (см. А.9.4, приложение А).

Для определения волновых воздействий на сооружения, состоящие в основном из тонких трубных элементов, таких как стальные пространственные ферменные сооружения, обычно используется нелинейная теория периодических волн (потоковая функция подходящего порядка). Во многих случаях функция Стокса пятого порядка позволит получить допустимую точность, однако иногда более подходящей может оказаться линейная волновая теория (или теория Эйри). Возможно использование других волновых теорий (таких как теория расширенного скоростного потенциала), обеспечивающих подходящий порядок решения. Вместо теорий периодических волн допускается применение волновых теорий, например новой волновой теории, оперирующих характерными волнами случайного волнового поля. Новая волновая теория использует линейное представление наиболее вероятной максимальной формы колебаний в рамках случайного волнового поля. Чтобы обеспечить приблизительное равенство воздействий различных расчетных волн, согласно новой волновой теории высота гребня должна равняться 5/9 высоте волн, используемых в потоковой функции или функции Стокса 5-го порядка. В рамках новой волновой теории необходимо использовать дельта-растяжение.