Hydrodynamics Around Cyclindrical Structures (Advanced Series on Ocean Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:B. Mutlu Sumer

出品人:

页数:530

译者:

出版时间:2006-09-20

价格:USD 163.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789812700391

丛书系列:

图书标签:

• Hydrodynamics
• Cylindrical Structures
• Ocean Engineering
• Fluid Mechanics
• Marine Engineering
• Coastal Engineering
• Wave-Structure Interaction
• Offshore Structures
• Computational Fluid Dynamics
• Hydrodynamic Forces

好的，以下是一份针对一本名为《波浪动力学：绕流体结构》的书籍的详细简介，该书内容侧重于海洋工程领域中，波浪对圆柱形结构物的作用力分析和结构响应研究。 --- 《波浪动力学：绕流体结构》图书简介 书籍名称： 波浪动力学：绕流体结构（暂定） 核心主题： 本书深入探讨了海洋环境中，波浪荷载作用下，特别是针对不同几何形态的圆柱形结构物（如桩基、立柱、导管架平台腿等）的流体力学行为、水动力载荷计算及其结构响应分析。全书致力于提供一套系统、全面的理论框架与实际应用工具，以指导海洋工程结构在复杂海况下的设计与安全评估。 内容概要： 本书内容结构严谨，从流体力学基础理论出发，逐步深入到特定结构形态下的波浪作用机制。全书可分为以下几个核心部分： 第一部分：基础理论与波浪场描述 本部分为后续复杂分析奠定坚实的理论基础。首先回顾了经典流体力学中的基本假设，重点关注势流理论（Potential Flow Theory）在海洋工程中的应用边界与优势。详细阐述了线性波浪理论（如Airy波、斯科特-威舍尔波），以及在深水、浅水和过渡水域中波浪场精确描述的方法。 章节内容涵盖： 流体动力学基础： 适用于海洋环境的 Navier-Stokes 方程简化、伯努利方程的应用。 波浪理论： 线性与非线性波浪模型的建立，波谱（Wave Spectra）的描述，以及随机波浪场的统计特性分析。 物体绕流的边界条件： 详细分析了结构表面上的运动边界条件与自由液面边界条件的处理方法，为散射和绕射问题的求解做准备。 第二部分：单圆柱体的波浪作用力分析 这是全书的核心部分之一，聚焦于单个垂直或倾斜圆柱体在波浪作用下的水动力响应。 绕射理论（Scattering Theory）： 重点介绍Morison方程的适用性边界与局限性，并详细推导了基于散射理论的精确解法。讨论了入射波、绕射波与结构物周围流场的相互作用。 流体力的计算： 详细区分了流体静力（Buoyancy）、动压力（Hydrodynamic Pressure）和粘性力（Viscous Forces，主要包括拖曳力与升力）。对于圆柱体，重点分析了动压力梯度力和惯性力的贡献。 频率响应与水动力系数： 引入水动力系数（如附加质量Mass Coefficient 和阻尼系数Damping Coefficient）的概念，分析它们如何随波浪周期、水深和结构直径变化。特别针对不同水深比（$kd$）下的水动力系数变化进行了详尽的图表和公式推导。 第三部分：多结构相互作用与群集效应 针对海洋工程中常见的桩基阵列、导管架群以及群桩基础，本部分研究了结构物之间的流体耦合效应。 群桩效应（Piling Array Effects）： 分析相邻结构物之间的流场干扰如何改变整体水动力载荷。讨论了群桩阵列中内侧桩与外侧桩所受载荷的差异性。 遮蔽效应（Shielding Effects）： 阐述了上游结构物对下游结构物水动力的削弱或增强机制。 阵列配置优化： 基于流体动力学分析结果，探讨了如何通过优化桩间距和排列方式来降低整体结构受到的波浪力峰值。 第四部分：波浪与结构相互作用的非线性效应 本书深入探讨了超出线性理论范畴的复杂现象，这些现象在实际工程中至关重要。 高阶波浪效应： 介绍斯托克斯（Stokes）二阶波、三阶波的生成机制及其对结构表面压力分布的影响。分析高阶力对结构疲劳寿命的潜在贡献。 绕射与绕流场的粘性影响： 讨论当波浪流速较大时，圆柱体周围的流体分离（Flow Separation）现象。引入涡量（Vorticity）的概念，分析爬模（Drag）系数随斯劳茨基数（Keulegan-Carpenter Number, KC）的变化规律。 不规则波下的载荷谱分析： 结合随机过程理论，利用水动力传递函数（Hydrodynamic Transfer Function）将波谱转化为载荷谱，指导进行疲劳分析和极限状态设计。 第五部分：结构响应与稳定性分析 基于精确的水动力载荷计算，本部分转向结构动力学响应。 耦合振动（Hydro-Elastic Interaction）： 分析波浪力作用下结构物的自由振动特性（固有频率、阻尼比）。对于柔性结构，讨论水动力载荷引起的结构变形如何反作用于流场，形成流固耦合（FSI）问题。 冲击载荷与极值分析： 重点研究波浪爬升（Wave Run-up）和极端波浪事件（如孤立波/Rogue Waves）对结构物顶部或水线附近区域产生的瞬态冲击力。采用极值理论（如Weibull分布）评估结构破坏的概率。 工程应用案例与规范对标： 通过选取典型的海洋平台桩基或波浪能转换装置（WEC）案例，展示如何将理论模型应用于实际设计流程，并与国际主流工程规范（如API、DNVGL等）中的经验公式进行对比验证。 读者对象： 本书主要面向从事海洋工程、土木工程（结构方向）、船舶与海洋工程的研究人员、高校高年级本科生、研究生以及海洋工程设计院的工程师和技术人员。要求读者具备扎实的微积分、矢量分析和基础流体力学知识。 本书特色： 本书的显著特点是理论深度与工程实用性的高度结合。它不仅提供了从势流理论到粘性流体动力学的完整数学推导，更注重在实际应用中如何处理非理想条件下的复杂载荷问题，特别是针对结构工程师最为关注的圆柱形构件的详细分析。通过对经典理论的梳理和前沿问题的探讨，本书旨在成为海洋结构动力学领域不可或缺的参考工具书。

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