一种新型多结构复合消波装置的性能试验研究

反射波的抑制是提升波浪水槽试验性能的关键。通过物理模型试验,在不同波长、波高、水深条件下,探究多层变孔径倾斜孔板消波装置对波浪的消波性能影响,并通过耦合添加塑料网状结构、水平板以及三角消波网等装置模块优化其性能。试验结果表明：多层变孔径倾斜孔板消波装置倾斜角度越小,消波装置的消波效果越好。多结构复合体能显著提高多孔倾斜消波装置的消波性能,尤其是三角消波网的引入能够在装置前方有效地使波浪发生聚集破碎。从试验结果可以看出,其明显改善了装置的消波效果,尤其是对长周期波。试验中优化的最终装置形态将反射系数控制在较低的水平。     

振荡浮子式波能发电浮堤一体化装置性能研究

文章提出一种带消波水道的方箱型浮式防波堤与振荡浮子式波浪能发电一体化装置概念设计方案,应用ANSYS Fluent软件,通过锚泊线准静态法、多体耦合动力学理论与Newmark-β法对一体化装置进行耦合水动力计算,分析不同阻尼及水道构型参数对集成系统消波与俘能效率的影响.结果 表明,在阻尼选取区间内,线性等效电磁阻尼的俘能效率整体上大于Coulomb等效液压阻尼,增加浮子质量或增加线性阻尼系数,均可提升一体化装置的俘能效率,而对消波性能影响甚微.减小出口宽度,对俘能效率的提升有利并能提升消波性能.当消波水道入口完全浸没于水下时,俘能效率相对更高,消波效果更优.这种新颖的一体化装置构型为后续相关的消波与波浪能转换耦合水动力模型研究提供了思路与借鉴.     

新型浮式植物体消浪试验

针对一种浮式植物消浪装置的消浪效果展开试验研究,在植物高度大于波高的前提下,分析其在规则波作用下消浪效果的影响因素,通过大量水槽试验给出了植物消浪装置透射系数及反射系数与植物密度、植物带相对宽度、波陡之间的关系。研究结果表明,该浮式植物消浪装置具有良好的消浪效果,在植物带高度大于波高的前提下,植物带密度和相对宽度是影响消浪效果的最重要因素。     

数值波浪水槽末段孔隙结构消波性能的研究

基于Flow3D有限差分求解程序建立数值波浪水槽模型,造波段采用线性波浪理论生成周期表面波,末段采用沿水槽纵轴方向具有渐变垂向孔隙率的孔隙结构以消除反射波,研究结果表明该孔隙结构对规则波具有良好而稳定的消波效果。通过"三点法"入、反射波分离程序求解波浪的反射系数,探讨各方向孔隙率、消波段末端孔隙模块的垂向孔隙率、孔隙结构等分份数、消波装置的总长度等因素对消波性能的影响,寻求消波性能最佳的参数组合。     

具有ARC功能的摇板式造波机的应用研究

船舶试验科学的发展促进了水池试验水平的提高,采用具有ARC(主动式消波)技术的造波系统会有效地吸收各种反射波,明显提高水池的波浪模拟质量.本文针对摇板式造波机,对主动反射吸收造波原理进行推导,提出了适用于规则波和不规则波的摇板式造波机的主动消波方法,并在水槽中设计出一套用于ARC造波的计算机控制单元板造波装置,最后通过试验结果对这种方法进行了主动消波的验证.     

实验水池弧形消波装置孔隙率优化试验研究

文章针对实验水池弧形消波装置的消浪效果问题,以弧形消波结构为研究对象,通过二维水槽试验,研究弧形消波结构表面不同孔隙率对其反射系数的影响;在此基础上,将单层结构优化为双层结构,寻求消浪效果最佳的双层孔隙板孔隙率组合,并研究波高和周期对消波结构反射系数的影响。试验结果表明,双层孔隙板的消浪效果优于单层孔隙板;且上层孔隙板孔隙率为30%,下层孔隙板孔隙率为20%时,反射系数最小,为该消波结构的最优孔隙率组合;其他条件不变时,结构的反射系数随波高增大而减小,随周期增大而增加。     

直立折叶板开孔式结构物之消波特性改善研究

文章延续林蔚等~([1])针对直立活动折叶板开孔式结构物的消波特性做进一步探讨,并以水工模型实验方式比较不同长度单消波室的消波能力,发现适当的折叶板配重,可以让消波室内外波动达到同步而提升其消波效果,但是消波室长度也可能造成舱内的水体振荡与相位变化,而有较大的反射率。综合检讨后,获致结论为消能结构物的消波机制系由开孔岸壁及消波室的消波功能与排水机能所共同组成,消波室长度不一定能消减波能反而激活振荡。如能分项加强其消波工,应可有效提升消波能力。     

基于DualSPHysics的数值波浪水槽研究

为更好地研究强非线性波浪问题(波浪翻卷、破碎及其与结构物相互作用等),基于DualSPHysics开源平台进行二次开发,采用SPH方法建立了二维数值波浪水槽。运用强制修正粒子加速度的方法实现阻尼消波功能,通过监测推波板前水位变化并实时修正造波信号实现了主动式消波功能,并对消波模块的阻尼消波性能和主动式消波性能进行了详细测试。结果表明,新型阻尼消波层的长度控制在1~2/3倍波长内即可形成可靠的开放式边界,主动式消波功能可将70%以上的能量反射波吸收。     

浅谈消波器的研究与应用

本文综述了国内外各试验室的消波器使用和研究概况，对消波器的消波机理及推广应用进行了探讨。     

可渗透岛礁环境下的波浪运动研究

文章应用边界单元法,依据波浪绕射理论研究了潜淹没岛礁上的波浪运动问题。研究中分析了岛礁的渗透性、排布的数量、环礁泻湖的深度等因素对于岛礁消波作用的影响,获得了不同岛礁环境下波浪的透射系数、反射系数。研究发现,可渗透岛礁的消波效果比不可渗透岛礁差,且孔隙率越大,岛礁对于波浪的消波效果越小;单个岛礁对长波有明显的消波作用,而对中短波几乎没有影响;但随着岛礁排布数量的增加,岛礁群对于中波的消波效果增加;环礁的消波效果受到泻湖深度的影响,在一定范围内,泻湖的深度越大,环礁对于中短波的消波效果越好,但当泻湖深度达到一定数值后,继续增大深度,消波效果基本没有提高。     

带整流负载同步发电机阻尼绕组研究

阻尼绕组对发动机短路电流值大小起着决定性的影响,本文就阻尼绕组对同步发电机整流系统直流侧短路时的最大短路电流及对基本波形的影响分析别进行了分析计算和试验验证,得出了无限尼绕组同步发电机整流系统直流侧短路电流值较有阻尼绕组同步发电机有明显下降;阻尼绕组具有改善同步发电机整流系统交直流测电压波形的作用,去掉阻尼绕组使得交流电压波形谐波含量增大,波形畸变加剧;ｑ绕组对改善电压波形效果明显,可以弥补减弱阻     

深水起重铺管船横摇运动性能分析(英文)

For a large floating vessel in waves,radiation damping is not an accurate prediction of the degree of roll unlike other degrees of freedom motion.Therefore,to get the knowledge of roll motion performance of deepwater pipelay crane vessels and to keep the vessel working safety,the paper presents the relationship between a series of dimensionless roll damping coefficients and the roll response amplitude operator(RAO).By using two kinds of empirical data,the roll damping is estimated in the calculation flow.After getting the roll damping coefficient from the model test,a prediction of roll motion in regular waves is evaluated.According to the wave condition in the working region,short term statistics of roll motion are presented under different wave parameters.Moreover,the relationship between the maximal roll response level to peak spectral wave period and the roll damping coefficient is investigated.Results may provide some reference to design and improve this kind of vessel.     

波浪作用下水质点示踪的简易方法研究

由于波浪作用下水质点周期性振荡运动的特性,对其运动轨迹的直接观测一直是比较困难的问题。然而对波浪作用下水质点运动轨迹的直接观测不仅有助于波浪理论的进一步发展,也有助于人们对波浪运动特性的客观理解。为此提出了一种成本极低的新型水质点示踪装置。该装置可直接观测波浪作用下的水质点运动,且结构简单、操作方便、环保安全,不影响水槽展开其他试验。结合系列水槽试验,详细讨论了该装置的工作原理和操作方法。试验结果充分表明,该装置与方法可以完成对不同波浪要素下水槽中任一水质点的示踪,试验数据符合波浪理论规律,证明了该装置的实用性和可靠性。     

基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽的阻尼消波研究

对基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽进行了阻尼消波研究。在水槽右端的出流边界处,设置了一定长度的海绵层来吸收波浪,海绵层的衰减系数采用线性分布的形式。通过不同入射波参数的数值计算结果,比较了不同形式的衰减系数和参数的海绵层消波效果,给出了对应不同波要素范围的海绵层参数取值范围。对浪高仪位置处波面历时采用两点法进行了分离,波浪的反射率满足计算要求,给出了数值水槽中不同时刻波面高度空间分布情况,应用快速傅里叶变换得到计算波谱,计算波谱与靶谱吻合较好,计算结果表明所采用的海绵层阻尼消波是一种很好的边界处理方式。     

The hydrodynamic forces acting on a cylinder array oscillating in waves and current

The problem of the interaction of multiple cylinders oscillating in waves and slow current is considered. The interaction is represented by waves emitted from adjacent cylinders towards the cylinder under consideration. Wave drift forces and moment in the horizontal plane are calculated by the far-field method based on the conservation of momentum or angular momentum. A semianalytical formula for the calculation of the wave drift damping is then deduced. The conservation of the integrals in these formulae is proved. Special treatments to improve the accuracy of results are discussed. Comparisons between calculated results and experimental measurements are made, showing satisfactory agreement. Effects of various combinations of current direction and incident wave angle on the wave drift damping and damping moment are also examined.     

粘性流体数值波浪水池研究

数值波浪水池是近年来船舶流体力学方向的前沿课题,本文采用Fluent软件,利用VOF模型捕捉自由液面,结合RNGk?ε湍流模型,求解N-S方程,对目前数值造波较为典型的仿物理造波法和直接造波法在二维模式下进行分析,并对三维模式的数值造波作了初步分析.在仿物理造波法中模拟真实水池中推板式造波机,利用动网格和阻尼消波技术,生成规则波的情况.在直接造波法中,利用给定入口边界速度或压力并结合阻尼消波技术,在数值水池模拟规则波,得到直接造波法的数值波形与理论波形的吻合度要优于仿物理造波法的结果.为在数值波浪水池中对船舶水动力性能预报奠定基础.     

无航速三体浮驳水动力特性频域分析

为了研究不同工作条件下无航速三体浮驳的水动力特性的变化规律,根据势流理论和波浪的辐射/衍射理论对无航速三体浮驳的水动力特性进行了分析,并以某三体浮驳为例应用水动力计算软件AQWA对其在不同工况下进行了水动力计算。分别求得了该三体浮驳在不同水深、不同吃水深度时的附加质量、附加阻尼、不同波向下的波浪激励力和幅值响应算子随波频的变化曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,水深对三体浮驳附加质量、附加阻尼、波浪激励力和幅值响应算子均有较大的影响,特别是在低波频时影响较为显著;水深大于20倍吃水深度后三体浮驳的水动力系数可按照无限水深进行近似计算。吃水深度对三体浮驳纵荡和横荡幅值响应算子几乎无影响,对垂荡和纵摇幅值响应算子的影响较小,对横摇和艏摇幅值响应算子的影响较大。     

船舶结构高阶动力分析的模型简化方法研究

针对船舶结构动力分析的模型简化条件及方法进行研究,通过讨论阻尼对结构动力响应分布的影响,从波动角度研究了以局部结构代替整体模型进行动力分析的模型简化条件,提出了船舶结构高阶动力分析模型简化的行波法.研究表明,阻尼可降低结构的动力响应,并使结构动力响应随距激扰力作用点的距离呈指数函数衰减;结构动力模型能否简化很大程度上取决于阻尼、激扰频率及结构物理参数等条件,激扰力在简化模型与原结构中产生的弯曲波传播距离相差整数倍波长时,简化模型的动力响应可最大限度地与原结构保证一致,进而提出了均质结构及板架等复杂结构动力分析的模型简化定量方法一行波法;并采用算例验证了其有效性.     

基于Star-CCM+的摆式波浪能装置水动力性能研究（英文）

A two-dimensional numerical Computational Fluid Dynamics(CFD) model is established on the basis of viscous CFD theory to investigate the motion response and power absorption performance of a bottom-hinged flap-type wave energy converter(WEC)under regular wave conditions. The convergence study of mesh size and time step is performed to ensure that wave height and motion response are sufficiently accurate. Wave height results reveal that the attenuation of wave height along the wave tank is less than 5% only if the suitable mesh size and time step are selected. The model proposed in this work is verified against published experimental and numerical models. The effects of mechanical damping, wave height, wave frequency, and water depth on the motion response, power generation, and energy conversion efficiency of the flap-type WEC are investigated. The selection of the appropriate mechanical damping of the WEC is crucial for the optimal extraction of wave power. The optimal mechanical damping can be readily predicted by using potential flow theory. It can then be verified by applying CFD numerical results. In addition, the motion response and the energy conversion efficiency of the WEC decrease as the incident wave height increases because the strengthened nonlinear effect of waves intensifies energy loss. Moreover, the energy conversion efficiency of the WEC decreases with increasing water depth and remains constant as the water depth reaches a critical value. Therefore, the selection of the optimal parameters during the design process is necessary to ensure that the WEC exhibits the maximum energy conversion efficiency.