多向不规则波对两排四墩柱串列群墩结构作用的模拟研究

实际海洋中真实的波浪是多向不规则波,两排四墩柱串列群墩结构是工程中常用的结构形式之一。通过数值计算研究了在多向不规则波浪作用下,8根大尺度墩柱(墩柱直径D与波浪波长λ之比Dλ≥0. 15)以双排四墩串列形式布置时,墩柱上的波浪爬高、墩柱所受波浪力及群墩系数的变化规律。结果表明波浪方向分布对墩柱上的波浪爬高和墩柱所受波浪力都有影响。与相同波浪条件下单排串列墩柱相比,双排结构中墩柱所受正向力减小,横向力增大。群墩结构柱间距影响复杂,当墩柱中心距离与墩柱直径之比达到10时,群墩影响较小,可忽略。     

Boussinesq方程波浪数学模型的应用

<正>1 前言 波浪运动相当复杂,波浪受地形和水工建筑物的影响,产生浅水变形、折射、绕射、反射等现象,准确模拟有相当的难度,因而波浪数学模型是水动力数学模型中难度较大的数学模型. 波浪数学模型的研究开始于60年代,法国的Biesel最早提出采用积分方程的波浪数学模型,70年代,荷兰的Berkhoff提出了缓坡方程波浪数学模型,丹麦的Abbott提出了Boussinesq方程波浪数学模型,缓坡方程和Boussinesq方程的提出,是波浪数学模型的发展的重要里程碑.80年代以来,欧美和日本学者在缓坡方程和Boussinesq方程的基础上,对波浪数学模型进行完善和发展,将这些模型用于研究不规则波的传播,并考虑波浪的非线性影响、底摩损耗以及波浪与水流的相互作用等,波浪数学模型作为波浪运动研究的新方法与水工物理模型相互补充成为海岸工程波浪问题研究的有力工具. 我们对波浪数学模型的研究分两个阶段进行,1996～1997年初为研究的第一阶段,该阶段参考丹麦水工所Abbott、Mc Cowan和Madsen等人1990年前的所有公开发表的论文,全面了解经典波浪数学模型的发展过程.对经典波浪数学模型的基本原理、高精度差分方法和消波边界处理等问题有了深入的认识.1997年初完成了经典波浪数学模型的建立与     

潜堤掩护港域波浪传播数值模拟

采用基于Boussinesq方程的平面二维波浪数学模型,将潜堤作为动边界处理,对潜堤掩护港域的波浪传播变形进行数值模拟研究。首先,采用Ohyama等的潜堤试验数据,就数学模型对人工潜堤上波浪传播变形问题的适用性进行验证探讨;其次,针对某渔港外部潜堤防护工程,采用数学模型进行波浪场推算,分析潜堤的消浪过程,同时将模拟得出的波浪透射系数与国内外经验公式计算值进行对比,结果表明该数值模拟方法是有效的。     

人工航道对波浪传播规律的影响

波浪在传播过程中,遇到建筑物和地形变化时,会发生绕射与折射,对波浪的传播、变形具有显著的影响。作者建立了基于Boussinesq方程的波浪数学模型。采用所建立的数学模型对双突堤条件下有、无航道时港内的波浪分布分别进行了数值计算,并将上述两种条件下的波浪分布情况进行了比较。结果表明,开挖航道对波浪的传播变形影响较大,不能用纯绕射来代替波浪的折、绕射联合作用。     

港口海岸工程波浪数学模型综述

对目前常用于港口工程的波浪数学模型进行了回顾和比较。结果表明，Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ模型和缓坡方程模型均可模拟港口海岸较小水域复杂地形条件下的波浪变形。对于港外大范围缓变地形水域，抛物型方程模型传统的折射模型则更可靠。     

大范围波浪传播数学模型

南黄海辐射沙脊群海域范围广阔、海底地形变化剧烈。在传统缓坡方程基础上建立的波浪传播数学模型难以计算该海域的波浪场。为了解决此问题,文章在洪广文推导的缓坡方程推广形式的基础上,改进了数值计算方法,建立了大范围波浪传播数学模型。运用波数矢无旋性方程,将缓坡方程转化为波作用守恒方程和光程函数方程,从而消除了波长对计算步长的限制。运用硬盘同步记录法,把求解时所需要的内存用量转化为硬盘用量,从而可以运用高分辨率网格计算大范围海域。在南黄海辐射沙脊群的应用表明,该模型适用于大范围、复杂水下地形的波浪场计算。     

深水航道对波浪传播影响规律的研究

航道对波浪的作用已经成为深水港建设的关键技术，本文就航道对波浪传播的影响规律进行了广泛的探讨。根据物理模型和数学模型的试验结果，分别阐述了航道水深、航道边坡坡度、航道宽度、海僬坡度以及波浪入射角对波浪传播变形的影响。文中还就临界入射角在工程中的意义、截短航道进行模型试验的可行性以及最大波高与水深比等进行了分析与论证。研究成果对港口及航道工程的规划设计具有指导意义。     

复杂水域波浪物理模型与数学模型对比研究

基于MIKE21-BW模块,采用多种概化处理模型,研究了烟台港某工程港内波高分布和波浪传播状况。通过与物理模型进行对比,分析了各概化模型的优缺点,选择较优方案。结果表明:对于整个港池波高分布情况,各方案数学模型模拟结果和物理模型试验结果基本吻合,均能较好反映波高分布趋势及一些较复杂波浪传播变形现象。但其中存在多种波浪组合,同时包括波浪折射、反射、绕射、破碎、爬坡且反射波占主导地位的局部水域,数学模型模拟的波高数值都与物理模型结果相去甚远,说明MIKE21-BW仍不能很好模拟此类复杂波况水域。     

多向不规则波浪与大尺度双墩结构作用的研究

群墩结构是海洋工程中常见的结构形式,而实际海洋中的波浪是多向不规则波浪。研究波浪的方向分布对于大尺度群墩作用具有重要的意义。基于Linton和Evans提出的规则波与群墩作用理论,建立了多向不规则波浪对大尺度群墩作用的计算方法。通过与物理模型试验结果的对比,对数值计算结果进行了验证。进一步计算了多向不规则波浪与两个串列和并列墩柱布置的群墩作用时,墩柱所受的波浪力及群墩系数。结果表面波浪的方向分布对波浪力和群墩系数都有明显的影响,尤其是对横向力,实际工程应用时应考虑波浪的方向分布特性。     

群墩上的波浪浮托力

本文采用Ｂｉｏｔ固法理论，考虑了土介质的弹性变形和孔墩水的压缩性，用有限元方法计算了双墩沿波向串列和并列布置情况下的墩柱底部所受的波浪浮托力，给出了不同ＫＤ时群墩系数随墩距的变化曲线，并与试验结果进行了比较，结果令人满意。