马迹山海域风和波浪特征分析

针对马迹山海域风和波浪特征,利用连续一整年的风和波浪资料进行数学统计相关分析,得到马迹山海域风和波浪要素分布特征。结果表明,马迹山海域波浪类型为以风浪为主的混合浪;观测期间最大波高为4.59 m,平均波高在0.20～0.42 m;最大波周期为9.50 s,平均波周期在2.66～3.01 s;马迹山海域全年常风向为NNW向,春、夏季常风向分别为S、SSW向,秋、冬季常风向均为NNW向,马迹山海域全年强风向为NNW向;春、夏季波高与风速的相关性一般,秋、冬季两者的线性关系明显。     

长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构优化设计

近年来海外工程中常遇主向浪为周期为15~18 s、波长为130~220 m的涌浪建港海域。针对该类海域波浪周期长、波能大的特点,从施工可行性、经济性以及结构安全性等多方面进行全面分析,综合多个同类波况条件下的防波堤结构设计经验,并通过物理模型试验进行验证优化,总结了该类波浪作用下的斜坡式防波堤结构设计特点。     

江苏海域波浪分布特征研究

以1991—2011年风场数据为驱动,运用第3代波浪模型SWAN对江苏海域的波浪分布特征进行了模拟研究。首先运用基于浅水方程的Delft3D-flow模块对江苏海域的潮波进行模拟,给波浪模型提供一个准确的边界条件;其次运用SWAN模型对江苏海域的波浪进行模拟并与观测值进行比较;最后对江苏海域的波浪分布特征进行研究。结果表明:江苏海域年平均波高由南往北依次递减,年平均最大值为1.5 m左右,强浪向为NE向,四季中冬季的平均波浪最大,春秋次之,夏季最小。     

台风对舟山某渔港工程码头波况影响的模拟

采用改进的藤田气压模型计算8114号台风风场，同时采用MIKE21 SW波浪数学模型模拟台风作用下的波浪场。通过数值模型计算，提供码头位置在台风过境时的波浪情况，为工程建设提供依据。计算结果表明：8114号台风期间，工程海域出现12级以上的西北向大风，登步岛码头水域的有效波高大约在2.5 m，西闪岛码头水域约为2.0 m；波浪周期约为4.5 s；登步岛码头和西闪岛码头水域波向均在W—NW向。从8114号台风过境时码头水域的波浪场模拟计算结果可以看出，外海波浪对工程水域影响不明显，工程水域仍受岛上局地风浪影响。     

大连海域波浪特征研究

根据大连及其附近海域11个站的波浪实测资料,研究分析了大连海域不同岸线段的波浪基本特征,包括常浪向、强浪向及其频率等,绘制了波浪玫瑰图;根据有关文献,对大连海域不同岸线外海深水波浪要素特征进行了分析研究,给出了50a一遇强浪向的波高和周期.结果表明:大连海域在渤海侧强浪向主要为偏北向,黄海侧海域的强浪向主要是偏南向.     

新型浮式防波堤水动力特性试验与数值研究

针对一种新型浮式防波堤开展水池物理模型试验,在规则波和不规则波中考察波浪的浪向角、波高和周期对防波堤消波性能的影响。基于CFD软件建立了三维数值模型,取得了与模型试验比较一致的结果,验证了数值方法的可行性。数值和试验结果表明,在不同浪向角下新型防波堤的消波效果不相同,波高变化对消波效果的影响较小,而波浪周期对消波效果影响较大,周期越小,消波效果越好。对于周期不大于6s的波浪,该新型防波堤能达到超过50%的消波效果。该新型防波堤型式和数值计算方法可为后续浮式防波堤设计选型和分析提供参考。     

长江口综合整治工程波要素计算方法

长江口位于开敞海域,波浪随季节变化,波况极为复杂。工程水域的设计波要素关系到海塘防洪安全,对于长江口综合整治工程有着重要影响。采用经验公式和数学模型两种方法计算长江口海域的波浪。研究结果表明,两种方法计算的平均波高相近;数学模型计算的波周期更符合波浪传播变形规律,经验公式计算的波周期偏保守、对工程来说偏安全。对两种计算方法的优缺点进行了比较分析。建议采用数学模型计算长江口水域的波要素,并采用经验公式进行复核。必要时结合波浪实测数据和物理模型,提高计算结果的准确性,为长江口综合整治工程提供可靠的设计波要素。     

江苏辐射沙洲北部海域风浪关系分析

根据江苏辐射沙洲北部海域(响水沿海)8个月的实测风与浪的资料统计分析了该区域的风浪关系。首先,统计了该海域的风速分布以及波向分布,然后采用新的风浪判别方法挑选出其中的风浪数据,通过最小二乘法拟合了有效波高、有效波周期和风速的曲线关系。结果表明各个方向的风速分布基本均匀,但波高分布差异较大,能起破坏性作用的波浪主要来自NW、NNW、N、NNE方向。拟合得到的关系式与实测分布符合较好,其中有效波高与有效波周期的关系式计算的结果与实测的平均相对误差较小,可用于该海域的波浪预报及作为附近工程建设的参考。     

涌浪及长周期波作用下打桩船动态响应试验研究

工程船舶由近岸施工逐渐走向外海施工,然而非洲和拉丁美洲的一些国家海域波浪周期较大,对工程船舶安全作业带来很大困难。通过物理模型试验,系统研究了打桩船在涌浪长周期波作用下的动态响应,给出船舶运动量随波浪的变化规律,特别是波浪周期接近船舶自振周期或锚泊系统自振周期时,船舶的运动量增大明显。有关研究成果可为打桩船外海作业特别是涌浪长周期波海域施工作业提供技术参考和支撑。     

中长周期波作用下斜坡堤稳定性与堤后次生波试验研究

孟加拉湾内的海浪受北印度洋涌浪影响,表现为中长周期为主的混合浪特征,其中平均周期10 s以上所占频率为42%、12 s以上所占频率为15%,波况复杂。针对该海域拟建工程所面临的波浪问题,通过波浪断面物理模型试验,验证了防波堤结构各部位稳定性,测定了堤后次生波传播变化规律,并对设计方案断面进行了优化。越浪水体冲击点位于堤内坡戗台附近,受越堤水流冲击附近块石发生位移,失稳率最高达到3.03%。优化方案调整迎浪侧坡度并增加护面块体和垫层块石重量,特别是降低戗台顶高使淹没水深增加,进而使越堤水体冲击减弱,稳定性得到明显改善。随着越堤后波浪传播距离的增加,次生波波高沿程变化呈现逐步递减趋势,沿程各测点中波周期为15.12 s所对应波高值均比10 s时更大,在低水位时这种现象更为明显。另外,不同波周期对于堤前爬高、越浪量和堤后次生波衰减速率也均有不同程度影响。     

波浪在珊瑚礁坪上传播的水槽试验研究

为研究波浪在珊瑚礁上的传播规律,分析波浪传至礁缘后破碎及传播情况,为设计波要素的确定提供参考依据。试验模拟了常年平均波浪和重现期50 a两种波浪条件。试验结果表明:波浪沿传播方向在礁坪边缘附近破碎后继续向坪内传播,并达到波面稳定状态,礁坪上的波浪传播特性表现为礁缘处波浪易破碎和礁坪上波浪衰减较快;波浪破碎表现为行进波破碎,且小于波浪在一般缓坡地形上的破碎指标,破碎波高水深比(Hb/d)约为0.5附近,重现期50 a大浪时礁缘处最大可达0.76。     

波浪能供电航标转换效率的实验研究

采用可再生能源中的波浪能为航标供电,是解决航标供能的有效方式。本文以为航标供电的振荡水柱式波浪能发电装置为研究对象,开展不同工况及负载对振荡水柱式波浪能发电装置转换效率影响的研究,确定最高效率下波浪能装置的各类参数值。通过物理模型试验结果表明,获得的最佳效率点在T=2.5s时,H=104mm,转换效率最大为35%。振荡水柱式波浪能发电装置的能量转换效率受负载影响较小,受波浪要素中波高和周期的影响较大,特别是受波高周期比影响较大。本试验结果对优化振荡水柱式波浪能发电装置的方向提供指导意义,有助于进一步研究。     

Analysis of unsteady flow over Offshore Wind Turbine in combination with different types of foundations

Environmental effects have an important influence on Offshore Wind Turbine (OWT) power generation efficiency and the structural stability of such turbines. In this study, we use an in-house Boundary Element (BEM)—panMARE code—to simulate the unsteady flow behavior of a full OWT with various combinations of aerodynamic and hydrodynamic loads in the time domain. This code is implemented to simulate potential flows for different applications and is based on a three-dimensional first-order panel method. Three different OWT configurations consisting of a generic 5 MW NREL rotor with three different types of foundations (Monopile, Tripod, and Jacket) are investigated. These three configurations are analyzed using the RANSE solver which is carried out using ANSYS CFX for validating the corresponding results. The simulations are performed under the same environmental atmospheric wind shear and rotor angular velocity, and the wave properties are wave height of 4 m and wave period of 7.16 s. In the present work, wave environmental effects were investigated firstly for the two solvers, and good agreement is achieved. Moreover, pressure distribution in each OWT case is presented, including detailed information about local flow fields. The time history of the forces at inflow direction and its moments around the mudline at each OWT part are presented in a dimensionless form with respect to the mean value of the last three loads and the moment amplitudes obtained from the BEM code, where the contribution of rotor force is lower in the tripod case and higher in the jacket case and the calculated hydrodynamic load that effect on jacket foundation type is lower than other two cases.     

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构。研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大。     

Effects of wave directionality and choice of wave spectrum on the extreme response of a deep water jacket

Wave-induced load effects in an idealized deep water jacket are considered. The structure is selected more to examine the worst effects of wave-induced uncertainties than to represent a realistic North Sea installation. The largest natural period is about 5 9 s and the structural response is significantly affected by dynamics. The structural system is linearized and response extremes are predicted by means of a stochastic, dynamic long term response analysis. A realistic modelling of ocean waves for long term response calculations is outlined. Various possibilities concerning the choice of wave spectrum are included and the corresponding effects on the predicted extremes are demonstrated. A sensitivity study is carried out both for the quasi-static response and for the resulting dynamic response. Finally, the effects of accounting for wave directionality are indicated. This includes both the introduction of a varying main wave direction and the modelling of the shortcrestedness for a given sea state.     

码头前系泊船舶撞击速度研究

采用时域数值模型,对横浪作用下码头前系泊船舶的运动响应进行了研究,分析了波高、周期、水深、船舶尺度及码头型式等因素对撞击速度的影响.结果表明:当波浪周期小于般舶自振周期时,撞击速度随波高的增加线性增长;波浪周期越大,撞击速度越大;船舶装载度(吃水)越小,撞击速度越大;墩式码头(无限开敞水域)中系泊船舶的撞击速度大于岸壁...     

新型钢结构浮式防波堤结构

浮式防波堤具有不影响海域物质交换、造价较低等优点,但是其结构连接及锚泊系统要求高的缺点限制了它的发展.为了克服浮式防波堤结构的这个缺点,同时发挥其消浪优势,利用大比尺波浪试验水槽通过物理模型试验对新型钢结构浮式防波堤消浪效果进行验证.试验通过浮式防波堤透射系数(Ct)与相对吃水(t∕D)、相对入水(t∕L)以及防波堤相...     

台州湾波浪条件数值模拟研究

依据台州湾外海的风浪资料建立数学模型,应用抛物形缓坡方程、Boussinesq方程及小风区成浪对工程区波浪条件进行计算,得到了工程区不同重现期波浪要素,并通过分析得到了工程区波浪年分频分级情况。通过计算与分析可知台州湾外海为台风大浪区;台州湾内由于受众多岛屿掩护,经过地形的折射、绕射和破碎影响,与外海相比波浪衰减达到50%左右;工程区NE向H1%波高约为6.5m,H4%波高超过1.0m的频率每年在20d以下,建港的波浪条件较好。     

连云港徐圩港区航道大风天强淤可能性分析

连云港海域流速不大,徐圩港区规划航道线南北两侧断面,平均流速在0.20～0.40 m/s;波浪作用相对较大,年平均H1/10最大波高为3.58 m;徐圩港区南部紧邻粉沙质区,位于粉沙向淤泥过渡的边缘地带;徐圩港区底质沉积物主要以细颗粒为主,中值粒径一般都在0.01 mm以下,粘土含量在30%以上,属于淤泥质海岸性质;海域年平均含沙量在0.20 kg/m3左右,近岸河口或浅滩表层平均含沙量在0.10～0.20 kg/m3,外海域表层平均含沙量在0.1 kg/m3以下;台风期间海域含沙量骤增,近底层含沙量可达5.0 kg/m3以上。根据国内其他港口大风天回淤问题的研究经验和对骤淤(或强淤)条件的分析以及与连云港港区的对比分析,认为徐圩港区航道开辟后,也会出现大风天强淤情况,但淤积的形式应完全不同于粉沙质海岸。