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3.3.2 试验工况的确定20
3.3.3 试验模型制作21
3.4 试验设备仪器与工具.22
3.5 试验准备.23
3.6 试验步骤.26
3.7 试验结果.26
3.7.1 受力分析27
3.7.2 波高分析31
3.8 本章小结36
第四章 解析解和实验数据的对比37
4.1 概述37
4.2 解析解与实验的对比37
4.2.1 波形对比.37
4.2.2 受力对比.39
4.3 本章小结41
第五章 结语43
5.1 全文总结43
5.2 研究展望43
参考文献46
致谢.47
第一章 绪论
1.1 论文课题背景及意义
海洋在地球上所占面积比重是最高的，而海洋本身资源丰富，现如今我们对海洋的探索还仅仅是皮毛阶段。面对当今能源紧缺的问题，我们迫切的需要从海洋开发新能源以满足日常的生活所需。海洋是世界经济发展的重要支柱，海洋经济的发展使得更多的人拥有了工作岗位。也正是因为海洋的资源丰富，促成了海洋经济的多样性，对于海洋能源的开发更是帮助并延续了人类的日常生活。合理的利用开发海洋成为了我们当代研究课题的重中之重。自人类经历了工业革命以来，我们迫切需求能源支持推动工业经济的发展。而石油所需要的漫长形成期导致了能源的紧缺，使得我们不得不追求研究新的能源来支持发展工业。海洋的资源丰富也是人类探索发展的最后一片领域。由于我们对海洋的过度开发以及落后的开发手段，使得海洋的自然灾害也伴随着我们对于海洋的研究接踵而来，引发海啸、海平面上升、狂风、冰川融化等等。所以面对人类发展的生存和发展问题，我们在开发和利用海洋的过程中，我们必须加强对海洋环境的保护以及研究和建设海洋防灾能力，这样我们才能够合理的利用和开发海洋资源。
随着石油事业的发展，人类建造了各种各样的海工建筑物。桩柱结构物的运用在海工建筑物中最为广泛。对于立柱的研究则慢慢进入了我们的视野，由于海洋的不规则性和多样性，垂直且截面为圆柱形的桩柱居多即立柱。海洋中，立柱承受着各种力的载荷，而诸多自然的海洋环境都会使立柱承受各种力。我们知道的是，当波浪流过立柱时，立柱的周围会生成卡门涡街。 卡门涡街有着规律的运动，立柱两侧的涡街会成对称性，运动方向相反，我们可以通过对立柱周围的涡流变化进行观察，继而我们通过对立柱加上浮子来观察这些涡旋的变化，通过对他们的比较，我们总结出浮子对立柱涡流运动的影响。浮子对于立柱而言起到了一定的保护作用，它使得立柱的损伤会变小，所以我们可以通过观察浮子对立柱周围的涡流变化的影响来选择立柱是否需要加浮子，加浮子后是否会对立柱与波浪的相互作用产生什么影响。面对很多深海立柱打不到底的情况，我们会经常运用到立柱-浮子系统，所以加强对这方面的研究可以完善当今海洋平台系统，实现平台多样性，促进海洋工程发展。
目前国内外都有对于立柱与波浪相互作用的研究，所以我们以此为基础，进一步的对两者进行研究。在海洋工程结构中，水面下的结构构件都会承受波浪载荷作用。对于不用尺度结构采用不同的计算波浪载荷的方法。对于小尺度结构，波浪的拖曳力和惯性力是主要的分量。小尺度结构物对波浪运动无明显的影响，波浪对结构物的作用主要为粘滞效应和附加质量效应。对于此类结构物的计算我们一般运用莫里森公式来计算波浪力。莫里森方程的运用要求直径D于波长L之比较小，在一般的情况下，当D/L<0.2时适用。对于大尺度结构物，即阻力很小惯性力占据主要地位时，我们通常运用绕射理论，该理论论运用了入射波压力在结构物表面的积分来计算波浪力。而我们本次实验研究的是小直径立柱，所以我们选择运用莫里森方程来计算波浪力。