砂质海床波浪传播衰减试验研究

近岸海床对波浪传播的影响是客观存在的。为研究砂质海床上波浪传播的衰减情况,综合考虑砂质海床孔隙率、海床相对厚度、波陡和相对传播距离等影响因素,开展砂质海床上波浪传播衰减物理模型试验。通过分析各影响因素与波高衰减率之间的关系,应用单一变量与多元非线性回归拟合方法,分别得到砂质海床上规则波浪与不规则波浪的波高沿程衰减率的计算关系式。验证结果表明,该计算关系式具有较好的精确性与适用性。     

有限厚度非均质海床对非线性波浪响应的有限元模拟

本文在Biot多孔介质动力固结理论的基础上,对有限厚度砂质海床与非线性波浪的相互作用进行了有限元数值模拟.进行参量研究,分析了波浪非线性、海床非均质性和相对厚度等因素对海床土层内超孔隙水压力分布的影响.     

运动海床对近海风机单桩基础的影响

以东海大桥海上风电场为研究背景,首先基于Biot固结理论求解了不同波况下多层非均质土体的位移、超孔压的分布,讨论了波浪荷载对海床运动的影响。而后基于土体位移计算结果,应用支座位移加载法与p-y曲线法相结合的方法,求解了运动海床作用下近海风机单桩基础的内力和变形,并将其结果与不考虑运动海床作用的结果进行了对比。对比结果显示:运动海床对桩身的变形影响显著,设计中有必要进行运动海床作用下的变形校核。     

基于多孔介质模型的网衣对波流场影响的数值模拟研究

用多孔介质模型模拟网箱中的刚性金属网衣。基于计算流体力学软件STAR-CCM+，建立稳定的来流作用下刚性网衣对周围流场影响的数值模型，研究水流经过网衣后流场的变化及流速衰减，并与模型试验结果进行比较，验证了多孔介质模型模拟网衣周围流场的正确性。建立了波浪与网衣相互作用的数值模型，分析刚性网衣对波浪衰减的影响以及网衣的波浪透射系数与波浪参数之间的关系，为对网箱内部波流场的研究提供参考。     

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。     

垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤消浪性能及受力研究

浮式防波堤的锚固方式主要有锚链锚固式和导桩锚固式等,垂直导桩锚固的浮式防波堤在波浪作用下浮体主要进行升沉一个自由度的运动。通过二维波浪物理模型试验对垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的消浪性能和受力情况进行了研究。研究结果表明,同一波高下,垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的波浪透射系数均随着相对宽度B/L的减小而变大。当浮箱相对宽度相同时,波高较大时垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的波浪透射系数较小,尤其对于相对宽度较大(B/L0.2)的情况。与锚链锚固时相比,由于垂直导桩锚固时浮堤的波浪反射和波能损耗均明显增强,垂直导桩锚固时浮堤的波浪透射系数明显减小、消浪性能明显提高。波浪作用下,垂直导桩所受的水平力大小随入射波高的增大而明显增大,导桩所受的正向水平力随着相对宽度B/L的减小(即波浪周期的增长)为减小的趋势,反向水平力随相对宽度B/L的变化规律不明显。     

波浪引起的渗透力对泥沙起动的影响

波浪在泥沙颗粒起动中的作用主要体现在两个方面：一是波浪边界层的形成和发展;二是振荡波压力在海床中引起的渗流导致的渗透力。目前泥沙研究主要着力于第一点,而第二点尚未引起广大研究者的关注。本文基于Mei和Foda（1981）提出的边界层理论,讨论了波浪渗流引起的渗透力在底沙起动中的作用。典型海洋波浪条件下的计算结果表明,当海床饱和度低于1时,渗透力的影响将非常显著,甚至在数量级上超过上举力。由于实际海床不饱和的情况普遍存在,因此在分析波浪作用下的泥沙起动时,必须考虑渗透力的作用。     

西沙群岛珊瑚砂运动特性试验研究

珊瑚砂具有颗粒密度较大、孔隙率较高、干密度较小、压缩性较高等物理特性。其形成过程相对短暂,搬运距离有限,珊瑚砂磨圆度较低,颗粒形态差异明显,颗粒之间有效接触面积较小,粘着力较低。这些特性决定了珊瑚砂在动力作用下易于起动搬运的运动特征。文章对西沙群岛珊瑚砂的比重、孔隙率、休止角和渗透性等物理性质以及水流、波浪作用下的起动特性进行了试验测定,试验结果也表明了珊瑚砂起动特性符合目前经验公式计算值。     

海工码头斜桩观测试验研究

为了确定码头结构中的斜桩在施工期的控制条件,确保斜桩在施工期间的质量和安全,本文介绍了斜桩在波浪、水流和潮位等因素作用下的桩身受力特性的试验研究。结果表明上述因素对桩身受力特性的影响是直接的,在施工期间,不能忽视波浪、水流和潮位等因素对斜桩的影响。     

波流作用下钢管桩动力响应的数值模拟

在港口工程和海洋工程中,钢管桩施工就位后就会受到波浪和水流荷载的作用,钢管桩在波流荷载下的动力响应对结构安全有重要影响;尤其是在上部结构没有完成时,桩只能靠自身结构承受这些荷载。文中选用改进的JONSWAP型谱模拟不规则波浪,根据莫里森公式计算作用于桩上的随时间变化的波流荷载,利用有限元法并结合newmark方法,得到钢管桩的结构内力和变形在时域内的变化。利用以上模型对一栈桥钢管桩进行了波流荷载作用下的动力响应分析,对于评估钢管桩的结构设计具有重要的参考价值。     

非线性立波作用下砂质海床动力响应及液化研究

利用傅立叶级数近似法求解非线性立波作用下海床表面波压力,基于波浪作用下海床动力响应的二维准静态模型以及液化判定标准,模拟非线性立波作用下海床动力响应以及液化深度。线性与非线性立波计算结果比较表明:当相对水深较大时,非线性立波波峰处波压力出现双峰,波谷处的波压力明显大于线性立波波谷处波压力;海床中孔隙水压力在波峰时也表现出双峰型特性,且波谷时的海床压力增大;在相同波浪条件下,非线性立波作用下海床更易液化,且液化深度大于线性立波作用下液化深度。     

复合筒型基础周围土体在波浪作用下的动力响应

利用OpenFOAM模拟数值波浪水槽,将复合筒型基础周围海床受到的波压力作为初始条件输入有限元软件ABAQUS,建立波浪作用下海床动力响应模型。数值模拟结果与实验结果及解析解吻合较好。运用此模型进行了复合筒型基础周围海床在行进波作用下动力响应研究和土体特性对波浪作用下海床动力响应的影响分析,结果表明,海床孔隙水压衰减速度随着海床渗透系数和弹性模量的增加而增大。     

循环荷载作用下黄河口海床土的动力响应数值模拟研究

针对黄河口海床典型研究区,应用plaxis有限元岩土工程数值模拟软件,采用摩尔-库伦本构模型对海床土在循环冲击荷载作用下的动力响应进行数值模拟。通过分析不同位置土体颗粒在不同级别振动能量下的位移及加速度等信息,研究海床土的动力响应及对振动能量的吸收特征,为黄河口海床土在循环荷载作用下的稳定性分析提供依据。     

高桩码头桩基局部冲刷研究

建在海洋环境中的高桩码头,桩基础改变了水质点移动的路径和水流剪切力,可能产生海床土颗粒的运移或冲刷,这样的冲刷会给结构和基础的稳定性带来威胁。采用国内外5种常用公式,对高桩码头局部冲刷进行计算,并与工程的实测值进行对比分析。结果表明,将波浪和潮流进行叠加,得到波流共同作用的流速,再运用韩海骞和JS公式计算拟建工程区的桩柱局部冲刷深度是可行的。     

波浪模型试验中底部摩擦的研究

<正> 1 前言 波浪在大洋深水中传播,能量损失主要来自水质点运动内部的粘性阻尼。波浪进入浅水区后,除了破碎,海床对波浪水流的摩阻力引起的能量损失较为显著,必须加以考虑。许多学者对于波浪水流的底部摩阻应力进行了大量的试验研究工作,结合现场的波浪观测,给出了多种成果。由于波浪的底部水流方向、大小的非恒定性且天然海床差别很大,如何准确模拟底部摩擦的影响,成为波浪模型试验的一个重要方面。国内外学者提出了关于底部摩擦的比尺修正方法,但其精度仍依赖于原型的结果。文中结合国家“九五”攻关课题《深水航道对波浪传播影响规律研究》的部分成果,对几种理论进行对比,并对模型试验提出自己的看法。     

波浪荷载对斜坡式潜堤作用的数值分析

基于动量源数值造波消波技术,运用Fluent软件成功地模拟了在不同的斜坡角角度和水深组合下斜坡式潜堤所受的波浪作用。通过分析斜坡角角度和水深对斜坡潜堤所受波浪力的影响,得出斜坡潜堤所受波浪力受水深影响较大、受斜坡角角度影响较小。该研究为进一步深入研究斜坡潜堤在波浪动力荷载作用下的力学行为提供计算模型,并为实际工程设计提供了有价值的参考。     

基于ANSYS的风机结构动力响应分析

本文采用Ansys软件对风机单桩基础结构动力特性进行分析。基于谐波合成法及流体力学方法推导出风机塔架上的风荷载时程,利用线性波理论结合Morison方程,得出近海风机塔架所受的波浪荷载时程。计算了在风,浪联合作用下近海风机塔架所受的最大荷载、法兰处位移及其动力响应,为风机塔架设计关键参数确定提供依据。     

海上风电系统地基刚度敏感性分析

文章基于Bladed软件建立了包括海上风电机组-支撑结构-地基基础的一体化结构模型，以某5 MW机组的单桩基础为例，对海上风电机组系统进行了一体化荷载计算，并系统地开展了地基刚度敏感性分析。计算结果表明：结构自振频率随着地基刚度的提高而增大，且在无波浪作用时，结构在泥面处的荷载呈现随地基刚度增大而减小的趋势；当有波浪作用时，结构在泥面处的荷载受到风、波浪作用的综合影响，当波浪频率接近基频时，结构所受荷载显著增大。因此，设计时应充分考虑地基刚度取值准确性问题。     

波浪作用下结构-海床耦合系统失稳破坏机理的数值探究

为探究波浪作用下结构-海床耦合系统的失稳破坏机理,建立能模拟此破坏情况的计算模型,文章在设置接触面情况下,将循环荷载作用下饱和粘土不排水抗剪强度模型及动孔压模型引入等效线性化计算模型,并对该耦合系统进行动力分析计算,计算结果更准确地反映了土体的塑性变形积累和强度衰退随循环荷载周期的变化,并且与模型实验的观测结果更接近。     

波流作用下电站排水口消能及铺面稳定性试验

海滨电站排水口受到排水水流、潮流和波浪动力的综合影响,消力池内复杂的水动力条件对铺面块石或人工块体的稳定性产生不利的影响。基于印度尼西亚某电站的实际问题,采用物理模型进行了波流作用下排水口消力池的消能特性和铺面稳定性试验。研究结果表明:该电站排水口采用扩散式消力池并结合消力墩和尾坎的消能方式可行,消力墩和圆弧型尾坎的消能和均流作用明显;波流作用下,扩散式消力池内波能有集中,排水水流虽然对波浪的传播产生阻碍,但波浪的影响仍延伸至排水口上端的明渠内,因此也应对一定范围内的明渠采取护面和护底措施。试验还优化了消力墩的型式和部分铺面块石的重量。