海洋工程环境条件--流

流环境在海洋工程中是比较特殊的一个环境条件，可以认为是一定时间内稳定的水体运动。流包括风生流、潮流、洋流等等，成分比较复杂，成因也相对多样。下面介绍一下主要集中常见的流的形式。

 1.定常流

表面水体一般在风、潮汐作用的影响下会有比较大的流速产生。在水深较浅的海域，譬如渤海水深就那么一二十米，分析中认为整个水深范围内流速是相同的。这样的假设实际上是不对的，因为海底摩擦作用，流速不可能在整个水深范围内是完全相等的。但就分析角度来看，这样的假设是可以接受的。

  2.剖面流

在水深较大的条件下（譬如百米以上），水体各个深度的流速是不同的。在水深剖面上来看，呈现表面流速大，随着水深加大而迅速衰减的趋势。像下图这样。

图1 剖面流示意

大水深条件下立管和系泊系统呈现更强的柔性特征，而水面百米以下的主要载荷基本都是流载荷。剖面流对于深水环境下的系泊系统、立管系统影响是比较大的，需要充分考虑。另外，对于像Spar这种深吃水的结构物影响也比较大。

 3.内波

内波这种东西字面上看是波，但它的特性更像是流。大水深海域，因为温度、盐度不同会在海水中产生沿着水深方向分布的稳定的温度跃层、盐度跃层。简单理解，100m-500m的温度比较稳定，盐度也比较稳定，到了500m-800m突然产生了另一个温度、盐度截然不同的稳定区域。在有外界扰动的情况下有可能突然产生稳定的水体快速流动，或者跃层上下产生方向相反的水体流动。

图2 内波示意

内波的破坏性是很大的，相反的或者呈现夹角的流会对深水立管和系泊系统带来严重的破坏。中国南海某半潜生产平台发生过内波袭击造成软管破裂的事故，在加拿大也发生过类似的事故。据说在水质好、水体比较透的南海，有的时候人在船上往下看就能看到水下有快速流动的现象。想想这个场景，是不是有点吓人？

中国南海是内波比较严重的海域，现在对内波生成机理还没研究明白，未来进行南海的深水开发，内波环境是必须予以重视的环境条件。

 4.墨西哥湾环流

我对这个了解不多，大概意思是墨西哥湾环流是稳定环绕墨西哥湾沿岸的洋流产生的，流速比较大，且很稳定。这个环境条件是墨西哥湾深水开发中极端设计条件之一。

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浮式结构物分析流载荷的时候基本跟定常风差不多。但是有点区别。

流是没有所谓的“谱”的，因为流的周期很长，可以认为是稳定的。

波高流速都比较大的时候需要考虑波流耦合作用，这个一般分析软件都可以做到。

流和波浪的相关性没有风和波浪的相关性大，看过玫瑰图的同学都知道风的方向分布基本上是和浪的方向分布一致（这里指的是风浪，不包括涌浪），而流基本上和前两者没什么相关性，差个60、90度都很正常。这也是流比较特殊的一点。

大概就说这么多，感谢阅读。