- lực quán tính do các phần tử chất lỏng chuyển Ċộng có gia tốc tác dụng lên thanh hình trụ, kN.
( ̈), (2.20) - khối lượng riêng của nước, kg/m3;
A - diện tích tiết diện ngang của thanh, m2;
- hệ số khối lượng phụ thuộc vào hình dạng tiết diện trụ [8,37,59]; - lực cản ma sát gây nên do ma sát giữa dòng chảy và mặt trụ, kN.
| ̇|( ̇), (2.21)
D - kích thước ngang lớn nhất của tiết diện thanh hình trụ thẳng góc với phương của dòng chảy, m;
CD - hệ số lực cản, phụ thuộc vào hình dạng tiết diện, số Reynolds của dòng chảy và Ċộ nhám bề mặt của hình trụ [8,37,59].
Như vậy lực tác dụng của chất lỏng lên 1 phần tử chiều dài hình trụ: ( ̈) | ̇|( ̇), (2.22) Đối với thanh cố Ċịnh thì ̇ và ̈ .
Công thức Morrison Ċược viết lại:
| | , (2.23) - hệ số lực quán tính, .
2.2.2.2. Tải trọng tác dụng lên thanh đặt xiên trong không gian
Trong thực tế, dây neo có vị trí bất kỳ khi Ċược chia thành nhiều phần tử thì các phần tử này không nằm thẳng Ċứng mà xiên trong không gian, một
50
phần tử thứ j Ċặc trưng bởi vectơ Ċơn vị cj, các cosin chỉ phương tương ứng là cxj, cyj, czj (hình 2.6).
Chiếu thành phần véc tơ vận tốc và gia tốc lên 2 phương vuông góc và dọc trục của thanh ta có [8]: Thành phần vận tốc theo phương dọc trục phần tử: { . (2.24)
Thành phần vận tốc theo phương vuông góc với trục phần tử: {
. (2.25)
Tương tự thành phần gia tốc theo phương vuông góc với trục phần tử: {
. (2.26)
Từ công thức (2.23), thay và v bằng và tải trọng phân bố vuông góc với trục phần tử: { | | | | | | . (2.27)
Thay thế v bằng , xác Ċịnh tải trọng phân bố dọc trục phần tử:
{ | | | | | | (2.28) Theo DNV- GL [37]: ( ) ( ), (2.29) - hệ số lực cản phụ thuộc vào Ċộ nhám;
51 - Ċộ nhám của phần tử, m; - Ċộ nhám của phần tử, m;
- số Keulegan - Carpenter; ;
- hệ số dòng theo, tra theo Ċồ thị (hình 2.10. Phụ lục);
Tm- chu kỳ sóng, s; vm- Vận tốc lớn nhất của phần tử nước, m/s. CDS xác Ċịnh theo công thức [37]: Nếu{ ( ) 65 ( ) 9 ( ) 5 (2.30)
Ca – hệ số khối lượng, Ċược xác Ċịnh [37]: { { ( ) 6 ( 65)} (2.31) CDt - hệ số lực cản tiếp tuyến, ( ) , (2.32) - hệ số lực cản pháp tuyến, theo DNV- GL: .
m, n - hệ số xác Ċịnh theo bảng [37], Ċối với dạng thanh tiết diện trụ mảnh m = 0,02 0,03; n = 0,04 0,05;
- góc hợp giữa trục phần tử và véc tơ vận tốc phần tử nước. Hoặc tra theo Ċồ thị (hình 2.11. Phụ lục ).
2.2.3. Cơ sở lý thuyết sóng
Chuyển Ċộng sóng của chất lỏng là quá trình lan truyền dao Ċộng của mặt nước. Nguyên nhân gây ra sóng có thể là do các yếu tố chủ yếu sau [5]:
Sóng do tàu chuyển Ċộng; sóng do gió; sóng do dao Ċộng của nền; sóng thuỷ triều. Ta xét sóng do gió là chủ yếu. Sóng do gió gọi là sóng trọng lực (sóng dao Ċộng do trọng lượng bản thân). Trong lý thuyết sóng, chất lỏng coi như là chất lỏng lý tưởng, dòng chảy coi là dòng chảy thế (dòng chảy không có xoáy). Các Ċặc trưng chủ yếu của sóng Ċược thể hiện trên hình 2.12.
52
Hình 2.12. Sơ đồ biểu diễn các đặc trƣng của sóng
d - Ċộ sâu nước, m;
- Ċộ lệch của profil sóng so với mặt nước lặng, m;
H - chiều cao sóng, m; - chiều dài sóng, m.
2.2.3.1. Các phương trình chuyển động của sóng
Để biểu diễn chuyển Ċộng của sóng cần hệ gồm 3 phương trình: phương trình Laplace, phương trình Ċộng học và phương trình Ċộng lực [35].