: hệ số không đẳng hướng;
1. Chuyển sóng bề mặt xuống tới đáy biển
Tính toán tải trọng thủy động tác dụng lên kết cấu đường ống đòi hỏi phải biết các thành phần vận tốc và gia tốc của phần tử nước trong sóng. Các thành phần này phụ thuộc vào độ sâu nước và các thông số sóng, trước hết là chiều cao sóng, chu kì tương ứng và hướng. Đối với đường ống, do không thể có trực tiếp các thông số sóng ở gần đáy nên phải áp dụng các phương pháp chuyển các số liệu sóng bề mặt tới đáy biển.
Theo tài liệu [3], các nghiên cứu để tìm ra các lí thuyết thích hợp nhất biểu diễn động học của sóng/dòng chảy ở đáy biển đã chỉ ra rằng: lí thuyết sóng tuyến tính đã cho một kết quả tốt về động học, trong một phạm vi rộng của chiều sâu nước và độ dốc của sóng. Nguyên nhân là do ảnh hưởng phi tuyến bị giảm đi theo độ sâu, tức là tính phi tuyến trong các lí thuyết sóng bậc cao được thấy rõ ràng nhất chỉ ở bề mặt hay gần bề mặt.
( 3.20) trong đó, các thông số quan trọng của sóng điều hòa gồm:
- tung độ mặt sóng, - chiều cao sóng, - tần số góc của sóng, - thời gian, - số sóng, - bước sóng, - chu kì sóng,
- trục nằm ngang ở SWL, có chiều dương theo hướng lan truyền sóng,
- chiều sâu nước.
Hình 3.15-Profil sóng tuyến tính Airy
Các thành phần vận tốc và gia tốc của phần tử chất lỏng được xác định từ các công thức dưới đây, vớiz là tọa độ sâu, lấy gốc từ SWL, hướng lên.
- Vận tốc theo phương ngang:
- Gia tốc theo phương ngang:
( 3.22)
Hình 3.16-Mức đường ống (Pipeline level)
Tại trục đường ống, cách đáy một khoảng , vận tốc và gia tốc phần tử nước theo phương ngang là:
( 3.23)
( 3.24) Do đó, biên độ của thành phần vận tốc và gia tốc phần tử nước ở mức đường ống theo phương ngang bằng:
( 3.26) Như vậy, khi đã biết chiều cao, chu kì sóng trên bề mặt và độ sâu nước, ta có thể dễ dàng tính được các biên độ vận tốc và gia tốc phần tử nước do sóng đó gây ra ở mức đường ống đang xét.