孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性

近海流线型箱梁主梁距水面较低时,气动特性极易受到极端波浪边界的干扰.为研究极端波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性,以孤立波浪模拟极端波浪,基于FLUENT软件,采用铺层网格技术建立了模拟运动孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性的数值模型;利用所建立并验证的数值模型研究了不同参数下运动孤立波浪边界对流线型箱梁气动特性（静气动力系数、涡量场以及平均压力系数和脉动压力系数分布）的干扰.分析结果表明：不同孤立波浪边界运动速度干扰下流线型箱梁气动特性明显区别于无波浪工况;随波浪边界运动,迎风角处剪切层方向相比于梁底转折角处（8°风攻角）及梁顶转折角处（-8°风攻角）剪切层方向变化明显;在运动孤立波浪边界干扰下,箱梁抖振响应会随风攻角幅值增大呈增大趋势.     

极端波浪作用下T梁与箱梁受力研究

近海桥梁常采用的箱形截面主梁与T形截面主梁由于几何构型差异较大，在极端波浪（海啸和飓风）作用下波浪力有较大差别. 分别以孤立波、椭圆余弦波模拟海啸和飓风波浪，基于RANS方程和SST k-ω湍流模型建立二维数值模型，采用VOF (volume of fluid)法追踪自由液面，对数值水槽造波效果及波浪力计算结果进行验证；在此基础上，分析海啸和飓风作用下波高及淹没系数对T梁、箱梁受力的影响，并比较二者受力差别. 研究结果表明:海啸波作用下,箱梁受到的水平力峰值小于T梁，最大差值接近箱梁水平力峰值的32%，箱梁的竖向力峰值大于T梁，最大差值接近T梁竖向力峰值的13%； 飓风波作用下，箱梁的水平力峰值小于T梁，最大差值接近箱梁水平力峰值的31%，且箱梁的竖向力峰值小于T梁竖向力峰值；相比于飓风波，海啸对桥梁主梁的作用力更大，对桥梁安全性威胁更大.      

海洋桥梁施工围堰的波浪压力实测与数值模拟

为研究海洋桥梁施工围堰在波浪作用下波浪压力的分布规律,通过现场实测及数值模拟的方法,对海洋桥梁施工过程中使用的大尺度钢围堰表面波浪压力进行了研究.基于三维绕射理论,使用代表波法,对实测有效波高进行规则波模拟,确定了波压力峰值沿围堰表面的分布规律以及随水深的变化规律,并对围堰表面的波浪动压力峰值进行了分析,并与实测值进行了对比.结果表明:三维绕射理论能合理地模拟围堰表面波压力分布;在绕射效应的影响下,波浪总压力、波浪动压力均呈现出迎浪侧大、背浪侧小的特点,波浪动压最大增幅可达125%;实测总压力随水深增加而增加,波浪动压力峰值随水深增加而减小.     

海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究

为研究承台淹没深度及波浪入射角对桩-承台复合基础水平方向波浪荷载的影响,以平潭海峡公铁两用大桥某复合基础为研究对象,通过求解RANS方程（Reynolds-averaged Navier-Stokes equation）和k-ε湍流模型,借助FLOW-3D软件建立了波浪与复合基础相互作用的三维数值模型.研究了承台淹没深度及波浪入射角对复合基础水平方向波浪荷载的影响,并给出了不同波浪入射角下复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度的变化曲线.研究结果表明:承台位于波峰与波谷之间时,复合基础所受波浪荷载较大,承台淹没深度为1倍承台高度时波浪荷载达到峰值;当波浪入射角定义为承台长轴线与波浪传播方向之间夹角时,复合基础所受波浪荷载随着波浪入射角增大,当波浪入射角达到90°时,波浪荷载最大,其值约为波浪入射角为0°时的1.4倍左右.      

基于高精度Boussinesq方程模拟垂直挡板波浪爬升现象

基于高精度速度势Boussinesq方程建立了三维数值波浪水池。在造波区域采用流函数理论生成线性及非线性波浪,消波区域采用人工阻尼函数进行消波。数值水池试验区段采用有限差分方法计算Boussinesq方程中空间导数,并基于四阶龙格库塔方法进行时间步进模拟波浪传播和衍化过程。本文对波浪传播至垂直挡板后反射叠加过程进行数值模拟并与文献结果进行对比验证分析。数值计算结果表明波浪的非线性对于爬升高度具有显著影响。     

高速船舶远域尾浪的数值计算

以Rankine源面元法数值计算排水型高速船舶的兴波问题,得到船舶附近水域的Kelvin波系.对近域计算得到的波浪要素进行Fourier变换,推算波幅谱函数,进而可获得大范围的远域尾浪的数值模拟结果.探讨了利用波形分析中的纵切法或横切法推算波幅谱函数的两种方法,给出了它们在高速船远域尾浪数值模拟问题中的应用算例.     

斜坡上潜堤消浪特性的试验

根据影响因素理论,进行水槽试验.选取梯形潜堤作为研究对象,采用规则波作为入射波,探讨波浪三要素(波高、水深和周期)变化时潜堤前、后波高变化规律.选取相对水深a/Hi、波陡Hi/L及相对安放位置dl/SL作为研究重点,研究结果表明:堤顶相对水深是影响潜堤消浪效果的最主要因素;且随着堤顶水深增大,潜堤消浪效果减弱.     

哑铃型桥梁结构畸形波浪力水槽试验及简化算法

为研究畸形波浪参数对新型哑铃型桥梁结构波浪力的影响,开展一系列波流水槽模型试验.首先,分析谱峰频率、频率范围及聚焦位置对哑铃型桥梁结构周围的波面时程图及波峰的影响;其次,阐明上述波浪参数对结构畸形波浪力时程图及波浪力峰值的影响规律;最后,基于经典绕射理论,提出适用于新型哑铃型桥梁结构畸形波浪力谱的简化计算方法.研究结果表明：谱峰频率、聚焦位置及频率范围对结构周围的波面位移影响均较小,差异均小于3%.谱峰频率和聚焦位置对哑铃型桥梁结构畸形波浪力有较大影响,当谱峰频率从0.6 Hz增加到1.1 Hz时,顺波向波浪力呈先增后减的变化趋势,变化幅度最高达11.0%,垂向浮托力则下降了57.0%;当频率范围从0.5 Hz增加到0.8 Hz时,顺波向波浪力下降了2.1%,垂向浮托力增大了5.9%;当聚焦位置从结构物的迎浪侧移动到背浪侧时,引起的结构顺波向波浪力变化幅度小于5%,垂向浮托力变化幅度小于3%.经过试验数据和理论分析结果的对比表明,基于绕射理论提出的简化算法可有效计算畸形波作用下哑铃型桥梁结构的波浪力谱模型.     

双列可渗潜堤消波性能实验

开展坡度为1∶35复式斜坡床面上的波浪水槽试验,研究规则波与椭圆余弦波在斜坡床面上双列梯形透水潜堤的消浪特性,探讨相对堤顶水深R/H和孔隙率k因素对双梯形透水潜堤的透射系数与反射系数的影响.实验结果表明:潜堤的相对堤顶水深R/H是影响可渗潜堤消浪效果的重要因素,椭余波的透射系数随相对堤顶水深的增大表现为先增大后减小;可...     

三维波浪作用下大直径圆柱绕流的数值模拟

为探讨三维波浪与结构物的相互作用,以两相流概念、大涡模拟的不可压缩粘性流体运动方程和自由水面追踪分段线性近似的流体体积(VOF)法为基础,建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型;对三维波浪作用下大直径圆柱绕流进行了数值模拟,用两步边界定位法和虚拟边界力法确定波浪与结构物接触面.结果表明:大直径圆柱绕流系数的数值计算结果与理论解吻合,所建立的数学模型能够很好地模拟三维波浪与结构物的相互作用.