沙质海床形态变化对波浪变形影响的试验

利用水槽试验模拟浅海沙床进行试验,观察波浪和沙床互相作用及其对各自形态变化的影响。通过数据采集及定义两个参数K1（波高变化率）和Kz（沙坝高宽比）的数据处理方法,研究试验现象发生的原因并归纳出规律。试验中海床模型由中值粒径为0．47mm的原型沙铺设而成,坡度为1：20。研究结果表明：波浪在斜坡上的传播受到斜坡高程变化的影响。波浪传播距岸越近,斜坡高程越高,波高越大,同时波峰变尖,波谷坦化。在波浪作用下,底床形成沙纹和沙坝,沙纹和沙坝床面形态的不规则性将对波浪上爬产生一定的阻力,导致平均波高在破碎前减小,最大平均波高发生位置移动,相对波高变化率K1和沙坝高宽比K2之间成正比关系。     

半埋式海底管道周围海床瞬态液化稳定性研究

为研究波浪荷载作用下半埋式海底管道周围海床的瞬态液化稳定性,通过动量源函数法进行数值造波,以LSM法追踪波浪自由液面,利用有限元法求解海床控制方程,建立了波浪-海床-半埋式海底管道相互作用的二维数值模型.将求解的波浪模块中的海床表面压力作为海床模块的边界条件,得到海床中的超孔隙水压力及有效应力,研究了回填高度及波浪特性对半埋式海底管道周围海床稳定性的影响.研究结果表明:波浪特性对半埋式海底管道周围海床瞬态液化稳定性影响较大,管道底部海床瞬态液化深度幅值随波高及波浪周期增大而增大;当波高为3 m、波浪周期为10 s时,管线底部海床液化深度可达0.92 m;当回填高度大于临界回填高度时,管道底部海床不会发生瞬态液化现象.     

海安新港挡浪板透空堤整体防浪掩护模型试验研究

为验证设计方案的可行性和提供进一步设计依据,设计了物理模型并通过模型试验研究挡浪板透空堤在最高和最低水位条件下,分别用规则和不规则波浪模拟了在不同来向和不同波高的波要素下相关水域的波高分布,进而得到了满足泊稳条件的水域分布,为设计提供了依据.     

波浪载荷下海中观光塔铸钢节点疲劳强度验算

为正确估算铸钢节点的疲劳寿命,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔为例,提出了波浪载荷作用下铸钢节点疲劳强度的验算方法.采用统计学方法,将波浪载荷视为平稳随机过程,按修正的皮尔逊-莫斯柯维奇谱建立波浪的功率谱密度函数;采用谱分析方法计算应力响应功率谱,并归纳其概率特性;通过近似计算和选取性能相近材料的参数,计算获得了危险点的疲劳极限,并对危险点的疲劳强度进行了验算.结果表明:该观光塔危险点疲劳强度的安全系数可以达到3.     

板护面的斜坡上波浪打击压力特性的研究

本文结合工程的一般情况，在试验研究的基础上，论述了波浪在不同坦度（10≤L/H≤20），不同斜坡（2≤m≤5）的条件下对斜坡的打击情况，探讨了波坦（L/H）及堤坡坡度（m)对波浪打击作用力的影响，实验数值与苏联的CHипⅡ-57-75规范及尚金（maHKUH)公式计算结果进行了比较，提出了波浪最大打击压力位置水深；最大打击压力的作用范围，打击压力最大值包络图的经验表达式。     

岛屿掩护下的工程海域波浪场的数值模拟

近海海域的岛屿对港口工程建设,尤其是对其海域的波浪场分布有着一定的影响。运用第三代浅水波浪模式SWAN,对该工程问题进行探讨。在波浪场模拟方面,选取了我国海南省的洋浦港作为实际模拟地形。讨论了原始地形及工程建设后,通过SWAN模式模拟出的有效波高等值线分布图,并且比较了有无绕射作用项后的区别、各波浪方向的波高图,得出考虑绕射作用在有障碍物存在(如岛屿等)地形下的重要性。     

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...     

刚性非淹没植物对孤立波传播影响的三维数值研究

通过使用OpenFOAM模拟三维数值波浪水槽,研究了刚性非淹没植物对孤立波传播的影响.观测孤立波通过刚性非淹没植物模型前、后波高的变化,并对比模型前、后两处浪高仪位置波面历时曲线的模拟值和实验值,验证了数值计算的可靠性.计算并比较了波浪反射、透射及波能耗散等相关系数的实验值和模拟值,分析了相同初始条件下孤立波通过不同植物密度和布置形式的刚性非淹没植物时水动力特性的沿程变化,从而得到了设计的工况中刚性非淹没植物在极端波况下的消浪效果.模拟结果也表明OpenFOAM能够较好地应用于三维数值波浪水槽的相关研究.     

多孔介质海床对单桩所受波浪力的影响分析

为研究多孔介质海床的波浪衰减作用及单桩所受波浪力的变化规律,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制多孔介质内部流体流动,运用流体体积法追踪自由液面,建立波浪-多孔介质海床-单桩相互作用三维数值分析模型. 首先,基于波浪与多孔介质海床相互作用过程,研究了多孔介质海床对波浪传播的衰减作用;其次,分析了相同波浪条件下多孔介质海床及刚性海床时单桩所受波浪力的数值变化,突出了考虑海床多孔特性的必要性;最后,采用单一变量控制法,进一步研究了单桩所受波浪力数值随海床多孔特性参数的变化规律. 研究结果表明,海床多孔特性对波浪传播具有明显的衰减作用;给定的波浪参数和多孔介质海床条件下,单桩所受波浪力最大值比刚性海床情况提高约35%,若忽略海床多孔特性结构物会因低估波浪力数值而造成安全隐患;另外,结构物所受波浪力与海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度及双层海床分布厚度及每层孔隙率密切相关. 其中,波浪力最大值随着海床颗粒直径的增加而递减,随着孔隙率的增大先增加后降低,且孔隙率会影响波浪力随海床厚度变化的趋势.      

波浪荷载作用下各向异性海床瞬态液化研究

为探究各向异性海床在波浪作用下的瞬态液化问题,采用有限元法求解RANS （reynolds averaged navier-stokes）方程及k-ε湍流模型进行数值造波,通过求解Biot多孔弹性方程获得海床瞬态响应,进而建立了波浪-各向异性海床耦合作用的二维数值仿真模型. 在完成对新建模型的验证后,基于此模型系统地研究了波浪及海床特性对各向异性海床瞬态液化的影响. 研究结果表明:海床瞬态液化深度随波高、周期增大而增大,随海床饱和度增大而减小;当海床垂向渗透系数在一定范围内时,海床最大液化深度随垂向渗透系数增大而减小,超出该范围时,海床垂向渗透系数对海床最大液化深度的影响不明显;海床瞬态液化深度对水平方向渗透系数的改变不敏感.