规则波作用下系泊船舶荷载模型试验研究

叙述规则波作用下，１万、２．５万和５万吨级船舶荷载模型试验，。给出了系泊中的船舶在波高分别为１．２ｍ、、１．５ｍ，平均周期为７ｓ规则波作用时，不同荷载、不同船型情况下，对码头的撞击能量、法向速度及护舷变形，计算了撞击能量对各组护舷的分配系数，并进行了概率统计分析，同时对不同类型的护舷进行了分析比较，为码头结构设计护舷选型提供依据。     

破碎波作用下直立堤的运动及其稳定性

分别建立了直立式防波堤与破碎波相互作用、防波堤的弹性振动、滑移运动和遥摆运动分析模型，对破碎波冲击作用下防波堤的弹性振动-滑移运动-摇摆运动过程进行了数值模拟，研究了各种运动对破碎波冲击力及其作用效应-防波堤的位移、转角、滑移力和倾覆力矩的影响。     

深水破碎波周期变化的试验研究*

海洋中波浪周期的表达及准确预测一直是个难题,对于周期推算过程中的影响因素目前缺少系统的研究。根据室内试验,重点分析深水极限波浪传播及破碎过程各特征周期的演化规律。在实验室二维水槽中,基于相速度聚焦方法生成深水聚焦波和破碎波,并通过逐渐增加聚焦波幅使波浪破碎强度增大。由实测的波面序列统计计算跨零点周期和谱平均周期,结果表明,谱平均周期在传播过程中很稳定;波浪聚焦未破碎时聚焦区域前后周期变化率小于1%;波浪破碎后周期明显增大,且增量T随实测波陡（破碎强度）增大而增大;从稳定性和波浪非线性机理的角度分析T0,2的变化规律最能体现深水极限破碎波浪周期的演化特征。     

直立堤单波越浪量概率分布形状参数研究*

通过物模试验系统考察直立堤单波越浪量概率分布形状参数在不同条件下的变化规律。试验条件涵盖由完全不破碎到充分破碎完整的堤前波浪状态和具有代表性的2种堤前坡度、3种波陡、3种相对顶高。结果表明：形状参数对波陡缺乏明显的依赖关系；相对顶高的增大使形状参数减小，且变化趋势与相对水深和坡度有关；随着相对水深增大，形状参数与坡度的关系由同向逐渐过渡为反向；相对水深在脱离非破碎波区域向充分破碎区域变化的过程中，形状参数会经历先持续增大、在近破波特征最显著区域达到峰值、然后逐渐衰减的变化过程；本次试验在破碎和非破碎波条件区域所得到的形状参数综合平均值与现有成果均相符。     

不规则波在逆流中的破碎

作者（１９９１）的理论分析和实验研究表明：对于崩波型破碎，合用的临界对波高值（Ｈ／ｄ）ｂ及Ｍｉｃｈｅｌｌ和Ｍｉｃｈｅ的临界波陡值（Ｈ／Ｌ）ｂ可作为规则波的破指标。基于相同的原则，通过系统的分析和实验，规则波的破碎指标可以推广应用于不规则波。     

海上120m氦氧饱和—150m巡回潜水的医学保障

目的 了解海上饱和潜水环境下，机体主要器官功能变化、适应性和工作能力。检验饱和－巡回清水医学保障方案。方法 ８名潜水员利用国产大深度饱和潜水系统和Ｈｅｌｉｏｘ－１８ｂ型潜水装具，依据制定的医学保障方案，执行海上大深度饱和－巡回潜水。潜水分三阶段：１．潜水员选拔训练和物质准备。２．由浅人深进行空气和氦氧邦司潜水。３．１２０ｍＨｅＯ２饱和－１５０ｍ巡回潜水实潜。饱和加压速度１ｍ／ｍｉｎ，每１０ｍ增殖停     

基于一维双层Boussinesq模型的破碎波和增水模拟

将由10个方程组成的一维双层Boussinesq模型进行简化,加入人工黏性实现对破碎波的模拟,用于模拟近岸波浪浅化、破碎及增水现象。参考FUNWAVE的处理方法,使一维双层Boussinesq模型可用于干湿边界的模拟。4个经典算例结果表明,该模型能较好地模拟非线性波的传播、波浪破碎、增减水和干湿边界的变化。     

《三维破碎波波浪数学模型研究与应用》达到国际先进水平

2006年12月26日交通部科教司在天津主持召开了交通部应用基础项目《三维破碎波波浪数学模型研究与应用》成果鉴定会。鉴定专家委员会的鉴定意见认为：由交通部天津水运工程科学研究所完成的该项研究成果具有创新性，总体上达到国际先进水平。该项目主要研究成果和创新点为：（1）提出了三维破碎波浪与任意形状建筑物相互作用的基本理论，采用交错网格技术、两步映射法、部分单元法和曲面组合法等数值计算技术和方法，成功地建立了三维破碎波浪数学模型。（2）提出了二相流概念在波浪模拟中Heaviside函数的新形式。采用该方法计算的压力分布场满足理论分布，保证了在波浪运动模拟中能得到精确的压力值，避免数值震荡、确保计算结果的精确可靠，具有创新意义。（3）模型建立了在二相流概念下的小振幅波、斯托克斯波、椭圆余弦波、孤立波和线性不规则波的造波方法；并采用相应波浪理论进行了验证。采用水体在方箱中震荡和波浪与大直径圆筒作用的理论解及波浪越潜堤的试验结果分别对模型进行了验证，结果表明模型有很好的质量和能量守恒性；模拟的波浪与理论解相当吻合，该模型能够很好地反映波浪的反射、绕射和非线性变形等特性。（4）采用卷破波和崩破波与直立圆筒作用的两组物理模型试验对该模型破碎波情况进行验证，分析了破碎波与直立圆筒作用的压力分布和流场分布，数值模拟和物理模型的波高分布和压力分布基本一致。进一步证明了模型的科学性和合理性，并为工程应用奠定了可靠的基础。     

直立式防波堤的设计（Ⅲ）

图4．9所示是一男孩扑入水中的照片。入水时他的身体几乎与水面平行，胸部和腹部猛烈地拍击水，在身体上产生强烈的冲击压力。破碎波引起的冲击波压力是类似的现象，即波表面与直立墙碰撞。冲击波压力是直立式防波堤设计中的一个大问题，甚至被看作是固有的缺陷。其实，了解了这种波压力的本质和产生条件就可以消除它。     

模拟波浪在斜坡上爬落的K—ε紊流模型

利用水深平均的Ｋ－ε紊流模型模拟波浪在斜坡上的爬落、离散格式选有Ｌａｘ－ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式，直观的予测－修正－光滑过程用于处理移动边界问题。对崩波、破碎立波，激波的计算，表明模拟所得的紊动粘性系数分布，定性上反映了客观规律，对爬高，落深值的计算取得了与实验吻合的结果，在对波浪爬落速度分析时，发现了一些不同于以往实验研究的结果。     

高精度驱动装置的微机速度控制系统

本文介绍一种用于直流电机的数字速度控制系统，此系统带有一个感测速度的脉冲转速传感器。采用微机实现快速测量，响应时间常数大约为８ｍｓ，最高速度分辨率为０．０１２５％。其基本原理是根据前速度值获得最新速度值。本文叙述了速度测量和控制原理、流程及实验结果。闭环速度控制精度可达最大速度的±０．０２５％。     

基于极点对称模态分解方法的聚焦波群演化特性研究

应用相位聚焦技术在船模拖曳水池生成了基于等波陡谱的聚焦波群,采用极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD)方法研究了不同组成波带宽、不同聚焦波幅的聚焦波群的演化特性,重点分析了破碎与非破碎工况聚焦波群波面升高时间历程模态函数的瞬时频率、瞬时振幅和总能量的演化特性,研究发现基于总能量演化的聚焦位置分析可以较为准确地识别非破碎聚焦波群的实际聚焦位置,可以有效地描述聚焦波群发生破碎后继续传播和聚焦的演化过程,这些发现有助于深入理解非线性瞬态聚焦波群的演化特性。     

波、流联合作用下的推移质输沙率

本文基于Bagnold水流功率原理,考虑到非线性波传播质速度的影响,导出了在波浪单独作用下推移质净输沙率公式,该公式体现了有限水深前进波在沙质床面上波浪掀沙、水流输沙的机理,并得到试验资料的验证.在此基础上进一步推导了波、流联合作用下推移质单宽输沙率公式,并与现有的波流输沙率公式作了比较,计算结果适中.上述公式具有一定理论基础,概念清晰,结构简明,使用方便,可适用于非破碎带输沙计算.     

非成岩水合物组合喷嘴射流破碎规律研究

基于LS-DYNA软件，建立淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的拉格朗日-欧拉流固耦合模型，分析射流速度、喷嘴直径和喷嘴间距等对组合射流破碎结果的影响。基于自主研制的水合物替代试样以及相关试验装置，进行淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的试验，通过三维扫描仪得到破碎坑形貌，测量了破碎坑尺寸。研究发现：增加射流速度可有效提高射流破碎效率，喷嘴直径对射流破碎坑直径影响明显。对比喷嘴直径为3 mm和4 mm以及4 mm和5 mm射流形成的破碎坑宽度，分别增大了111.66%和123.63%；当射流速度与喷嘴直径一定，喷嘴间距在17～51 mm之间增加时，破碎坑体积先增大后减小，且存在一个最优间距；减小喷嘴直径会增加节流压耗，直径过小还会导致设备精度和寿命降低；射流采掘工具未旋转时产生的射流破碎坑会降低破碎效率和破碎坑壁面的稳定性。这项研究为组合喷嘴射流破碎水合物沉积物提供了参考和依据。     

考虑波浪破碎冲击力的钢管桩水平承载力的数值研究

钢管桩广泛应用于码头等海岸工程结构中,其水平承载力因海洋荷载动力环境复杂而难以确定。特别是极端天气情况下的海浪易发生破碎,可对钢管桩产生巨大的冲击力。文章结合工程资料和波浪破碎理论,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了卷破波作用下的钢管桩-地基相互作用模型,并应用此模型进行了破碎波产生的冲击力作用下直立桩的破坏分析,研究了工程区域百年一遇极端波浪对钢管桩Mises应力和泥面处位移的影响。分析结果表明,当考虑波浪破碎时,桩身的Mises应力远大于未考虑波浪破碎时的Mises应力,故工程设计时有必要考虑波浪破碎的影响。并进一步分析了钢管桩壁厚和桩径对水平承载特性差异的影响,发现当考虑波浪破碎时,随着壁厚和桩径的增加,水平位移减小的程度大于未考虑波浪破碎时水平位移减小的程度。     

单桩波浪破碎荷载的数值模拟研究

基于开源程序Open FOAM建立了三维波浪破碎数值模型,模型控制方程采用三维不可压缩粘性流体运动RANS方程,应用VOF方法捕捉自由表面,分别运用动量分布源方法、阻尼消波方法实现数值造波和消波,紊流模型选用RNG k-ε模型。利用所建立的三维波浪破碎数值模型模拟了破碎波对单桩结构物的作用力,并与物理模型实验数据进行对比分析。结果证明该模型可以较好地模拟近岸单桩结构物所受破碎波浪荷载。     

破碎波作用下直立堤的非线性动力响应分析

对防波堤在破碎波作用下的振动-滑移动力响应的数值模拟方法进行了研究，建立了防波堤-接触面-地基系统的数值模型，并考虑了土体非线性性质，编制了有限元程序进行计算。并通过算例验证了该方法的可行性。     

基于层析内波理论的上凸型内孤立波碰撞数值模拟研究

基于考虑自由面效应的层析内波理论，对两层流体间的两个上凸型内孤立波的碰撞进行数值模拟。首先对单个内孤立波的传播进行数值模拟，检验波形及速度场的稳定。随后针对两个等幅内孤立波碰撞过程中不同时刻的波形及界面起伏达到最大时的速度场进行研究，考察碰撞前内孤立波幅值与碰撞过程界面最大起伏值的关系。     

不规则波作用于直立式建筑物的统计分布

采用物理模型试验探求不规则波作用下的直立建筑物迎浪面的波谷压力概率分布规律。试验表明,直墙前立波和破碎波两种波浪形态作用下,均可采用韦伯分布来描述波压力概率分布,得出了韦伯分布的形状参数与相对基床高度、基床前肩宽和相对波高有关,并拟合给出经验公式。经可靠性检验表明拟合是合理可靠的。     

基于Youngs法的液舱大幅晃荡数值模拟

液舱大幅晃荡一直是船舶水动力学研究的热点问题.文章采用Youngs法重构自由表面,给出了自由表面单元的速度边界条件,并且对液体晃荡中出现的流体翻卷、破碎后出现的流体波面的锋-锋相遇的情况进行了分析和讨论.数值模拟结果表明,Youngs法结合适当的自由表面条件,能够较好地模拟液舱内大幅晃荡中出现的翻卷和破碎的现象.