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在浩瀚的海洋中建造任何结构，无论是输送能源的管道、支撑平台的桩基，还是巍然屹立的海上浮体，工程师首先要回答一个问题：
海浪会如何与它“交谈”？
这种“交谈”，在工程上被称为水动力荷载。它不只是一种力的作用，更是一场波与结构之间复杂的相互作用。而在海洋工程领域，我们主要使用两种“语言”来描述这场对话：Morison 公式与绕射理论。
海洋的“对话”方式，取决于谁在“说话”
1. Morison 公式 —— 细长结构的“受力笔记”
当结构物的直径远小于波长时，波浪几乎“忽略”它的存在，直接穿过。此时，Morison 公式将波浪力分为两部分：
典型应用场景：
海底管道、立管、导管架杆件、水下海缆、脐带缆……这些“纤细”的构件，更适合用 Morison 来描述它们的受力日记。
2. 绕射理论 —— 大体积结构的“波动剧场”
当结构尺寸与波长相当时，它会显著扰动波浪场，波浪会“绕射”“散射”，甚至引发结构的辐射运动。此时，问题不再是简单的受力分解，而是波与结构的耦合系统求解。
典型应用场景：
重力式平台、大型沉箱、浮式生产储卸油装置（FPSO）、半潜式平台……这些“大块头”自己就是波浪剧场中的主角。
两种力学“语言”，如何选择？
一条简单的经验法则：
➡️ 构件直径 D ≪波长 λ（通常 λ > 5D）→ Morison
➡️结构尺寸与波长相当时 → 绕射理论
在实际工程中，二者常并行使用。
例如，在管道铺设作业中：
用绕射理论计算铺设船的动态响应
用Morison 公式计算悬垂段管道的波浪荷载
知识卡片
关键系数：附加质量系数（Ca）、拖曳力系数（Cd）、阻尼比
波浪理论支持：Airy 波、Stokes 波、流函数理论等为 Morison 提供波浪运动学输入
绕射输出：波浪激励力、附加质量与辐射阻尼、运动响应振幅算子（RAO）
写在最后
海洋工程是一场与自然持续对话的智慧实践。选择正确的荷载模型，不仅是计算上的精确，更是对海洋力量的尊重与理解。
无论是 Morison 的简洁分解，还是绕射理论的系统耦合，其背后都是工程师在波涛中寻找结构安全与经济平衡的深思熟虑。
下次当你看见海上平台屹立于波涛之中，不妨想一想：
它正在用哪一种力学语言，与海浪对话？
参考文献
DNV-RP-C205, Environmental Conditions and Environmental Loads
栏目 | 知识海洋
编辑 | 探索工程智慧，看见技术之美
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