单纯流作用下的系缆式剖面测量模型静水力分析与计算董涛，李永军，李家军，李墨(国家海洋技术中心，天津300111)摘要：文中介绍了系统式制面测量模型在波浪水槽实验■室的试验•卅况，对试验中匹配的系泊模型系统进行了存力分析。通过对模型系统的单纯流作用下的静力计算姑果与试■■数据的对比.针对理论计算的有效性进行了讨论。关键词：波浪水糟；系泊系统；静力分析；单纯流中图分类号:P715.5文献标识码：B文童编号:1003-2029(2010)01-0001-071引言在海洋动力环境中，系缆式剖面测世系统"会受到海流和波浪的作用，锚泊系统和剖面测堆平台的姿态和受力状态会发生相应的变化，从而影响剖面测量平合的升降运动叫为分析和计算系统的受力、姿态以及运动，需要通过试验获取各种环境条件下系统的受力、姿态及其变化,以验证和完善分析软件.对系统在特定环境条件下的适应能力进行分析和评估.并指导剖面测鼠平台的优化设计。由于海上试验成本高、风险大,故采用系统模型进行波浪水槽模拟试验，人为控制外界环境条件，并可方便的布放和回收，试验次数和时间大大减少.试验的成本和风险均大大降低。2系缆式剖面测最系统模型波浪水槽试验简介2.1试验条件模型试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验室的海洋工程水池内完成。其主尺度为长50m、宽30m、深6m,诃模拟风、浪、流各种海洋环境条件并能根据试验要求改变水深,水池的主要装备有：(1)双推板大功率液压造波机.可产生规则波或不规则长峰波，最大波高达0.6mo(2)消波装置位于造波机的另-•端.消波性能好。(3)高压喷水造流系统能产生最大流速0.2m/s,并配有局部造流装置以供较高流速及不同流向要求的试验需要c(4)大面积可升降假底，可供水深在0-5m之间调节。(5)大跨度XY拖车.最大速度为0.1m/So有关测试仪器的数据采集系统位于拖车上。(6)数据自动采集及实时分析系统。试验中采用测试仪器主要有：(1)拉力传感器:用于浮球、锚与平台的系泊缆所受张力的测最，共有4个拉力传感器。其量程为2蛇,线性度小于0.1%0(2)电阻式浪高仪:用于规则波浪实时测量:。共3个，1个为模拟波浪用，另2个在试验时用分别置于模型的纵向与横向处。其量程为±30cm,线性度小于0.3%。水表而收稿日期：2009-11-11基金项目：国家自然科学基金资助项［1(40676057)。图1系缆式割面模型主尺度及配置(3)SONTEK流速仪:流速分布与制面流速的测定。(4)高清摄像机:浮球水平位移的测量。(5)数据自动采集及实时分析系统:张力、流速、浪高等实时数据的采集与分析。上述测试仪器在本项目正式进行试验以前都经过校捡和标定，以确保试验中测敏数据正确可靠，2.2试验模型叫综合考虑系缆式剖面模型尺寸大小.以及现有水池的尺度,确定实体与模型的缩尺比为】0：1。系缆式剖面模型相应的主尺度及配置如图1所示。模型满足精度要求。其排水质、重心位置、纵摇和横摇惯性半径通过添加和改变压铁及相关试验设备的位建和重挝进行模型调整，以满足规定要求。测虽平台和浮球模型外观及其构成见图2。模型的系缆采用实体的不锈钢丝绳的10：1缩比系缆；浮球、平台、锚11与张力传感器的连接均为M3螺孔。图3为系缆模拟用不锈钢丝绳。图2测量平台和浮球模型外观及其构成系统模型上获取的数据，主要有浮球下端、平台上下端和锚上端四点张力(参见图1),浮球上端压力，平台倾角和下端压力，共计7个参数。张力采用张力传感器测埴，通过导线引入采集控制室由计算机实时采集。压力和倾角数据的采集由浮球和平台内部电路实时采集,测质完成后，回收系统进行数据回放。外部数据主要有系统模型布放位置实时波高、浮球横移距离2个参数.分别在固定位置采用波高计和高速摄像进行数据采集°另外还要求对应的流剖面、波高和波周期、系统模型垂向K度配置等参数。2.3试验工况间模拟环境条件的设检是根据常见的海况条件和实验室造波、造流条件进行确定，见表1、表2。表1流条件流速(m/s)实体模型0.515(1kn)0.1631.029(2kn)0.326表2波浪条件波高H(m)周期华)实体模型实体模型10.104.741.51.70.176.181.952.40.247.342.32模拟环境条件和系统模型配置条件进行交叉，首先进行平台位于浮球下1m处进行两种单纯流试验,波流联合试验采用0.163m/s...