畸形波对圆柱作用力计算的波形改造法

在分析国外一些研究成果为基础上，根据畸形波的记录，提出了通过对波形相近的波浪进行改造，来近似计算畸形波对建筑物波浪力的思想。并以改造Stocks五阶波计算直立圆柱承爱水平作用力为例，说明了其一般步骤。     

畸形波模拟及其对近岸构筑物作用综述

畸形波是一种瞬时存在、具有较大波高的灾害性波浪,对近岸和海洋工程结构物都具有较大的破坏性。文中首先从畸形波的定义入手,通过分析畸形波的发生机理,引入畸形波模拟的探讨,总结畸形波对近岸构筑物作用的研究现状与发展趋势,并提出需要进一步研究的课题。     

杭州湾中部波浪统计分布

利用杭州湾中部一年实测波浪资料,分析了实测波高分布、波周期分布和波高周期联合分布。基于双参数威布尔分布模式,采用最小二乘法拟合得出波高分布和波周期分布模式,并与其他理论分布模式作了比较。结果表明:(1)双参数威布尔分布对杭州湾中部实测波高分布的拟合效果好于Gluhovski分布,而且该模式在实测波周期分布上的拟合效果也相对优于孙孚分布和侯一筠分布,但威布尔分布在对大周期比区域的预测值偏小,而其他两者分布则偏大。(2)实测联合分布与孙孚理论的联合分布有所不同。(3)威布尔分布的拟合系数与相关波参数的关系较为复杂,其中周期分布的威布尔系数与谱宽度有较好的相关性,由此可改进威布尔分布的拟合效果。(4)偏东向的流速对波高分布和波周期分布存在微弱的影响。     

波浪水池中畸形波生成的研究综述

畸形波具有异常大的波高,容易对海洋结构物造成巨大破坏。世界各大海域均有畸形波发生及其引起的海难记录,其生成机理正引起人们越来越多的关注。在实测畸形波时历的基础上,有必要在实验室中实现畸形波的生成,从而揭示畸形波的生成机理及其对海洋结构物的作用机理。目前,国内外许多学者根据畸形波所产生的海洋环境条件提出了多种多样的畸形波成因假说,并相应地形成了多种畸形波生成模型。色散聚集方法通过控制成分波相位使波浪能量定时定点聚集,简单高效,仍为大多数的畸形波生成研究的首选。在此基础上,部分学者提出或应用了迭代方法对畸形波模拟结果进行优化,以修正非线性波波作用引起的相位、幅值偏离。另一方面,薛定谔方程呼吸子解作为畸形波的一个原型,也在畸形波的生成模拟中得到成功应用。该文针对上述畸形波在数值波浪水池或物理水池中的模拟方法作了综述,可为进一步开展畸形波的机理研究及其对海洋结构物作用机理研究提供基础。     

基于能量分配的特定畸形波序列的数值模拟（英文）

文章对一个理论畸形波序列进行了数值模拟并且将数值结果与理论值做了对比。采用速度入口方法以实现波浪模拟。在造波边界处不考虑高阶波浪成分,只输入线性波浪速度。分别采用三种不同分辨率的网格进行数值模拟,以找到足够有效捕捉自由面的网格模型。考虑到快速傅里叶变换不能反映畸形波的时频特征,因而引入小波变换研究畸形波传播过程中的能量变化。最后比较了北海实测畸形波和文中理论畸形波小波变换的差异。     

基于能量分配的特定畸形波序列的数值模拟

文章对一个理论畸形波序列进行了数值模拟并且将数值结果与理论值做了对比.采用速度入口方法以实现波浪模拟.在造波边界处不考虑高阶波浪成分,只输入线性波浪速度.分别采用三种不同分辨率的网格进行数值模拟,以找到足够有效捕捉自由面的网格模型.考虑到快速傅里叶变换不能反映畸形波的时频特征,因而引入小波变换研究畸形波传播过程中的能量变化.最后比较了北海实测畸形波和文中理论畸形波小波变换的差异.     

响水海域畸形波特性初探

基于"单波波高大于两倍有效波高且有效波高大于1 m"的浅水畸形波定义,从江苏响水站连续3 a的波记录中挑选出畸形波数据,对其进行谱分析和小波分析。谱分析显示该海域波浪呈现典型的双峰特性。小波分析的结果可分成两类,均显示畸形波出现时刻低频成分的能量显著增高,而高频成分的能量在第一类中相对较低,在第二类中很小可忽略。将该小波谱和前人文献中描述的一种典型畸形波的小波谱进行了对比,并通过计算Irribaren系数证实了该海域长重力波存在的可能性,为低频成分的来源提供了依据。并通过波向和发生季节对畸形波所在波记录进行了初步的统计分析。     

高阶呼吸子式畸形波波形的数值研究

畸形波是一种波高极大的罕见波浪,对海洋平台的结构以及工作人员的人身安全具有极大威胁。由于在开阔海域中对畸形波的观测存在困难,通过数值手段对其波形进行研究具有十分重要的意义。四阶非线性薛定谔方程又被称为Dysthe方程,能够更加准确地描述波浪的非线性演化。该文通过数值求解Dysthe方程,研究了三阶非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解(最高至5阶解)的演化过程。提出了四阶离散步长—虚拟波谱法,得到了具有更高守恒精度的数值解。同时,通过坐标变换以及拟合对高阶呼吸子式畸形波的波形进行了深入研究。     

湖区风浪统计特性的研究

根据湖区的现场观测资料,利用数理统计和理论分析相结合的方法,探讨了湖区的波高和波周期的一元和二元联合分布,并给出了该湖区波浪的各种统计特征值,提出了波高、波周期和两者联合分布的经验分布模式。该公式为确定湖区风浪统计特征值提供依据和参考。     

江苏近岸海域波浪的分布特征

利用2009年1—6月的实测波浪资料,研究位于江苏北部辐射沙洲南部沿海测站的波浪特征。通过统计计算和研究分析,获得其波高特征值,并探讨各特征波高与平均波高(有效波高)之间的关系;筛选出25组有效波高出现极值时刻的波面资料,运用概率统计的方法计算了波高、周期及两者之间的联合概率密度分布,并与其对应的理论公式结果进行对比。结果表明:Gluhovski分布较适用于本地区的波高分布规律;当谱宽度较小时,Longuet-Higgins理论周期分布与实测分布比较符合;实测波高与周期联合概率分布对于大波高小周期的情况与各理论分布均吻合较好。     

异常波及其对海上结构铃振现象的影响

海上结构物的铃振(Ringing)现象是新近发现的一种高频共振响应现象,对结构物有显著的破坏作用。从实测资料中发现,在恶劣海况下发生的具有强非线性和非对称性的异常波(Freakwave)有可能引起海上结构物的铃振响应。文中综述了可能引起铃振响应的异常波的研究现状及成果,分析了其能量分布,并指出异常波是海上结构物产生铃振现象的机理之一。     

Experimental study on dynamic response of a floating offshore wind turbine under various freak wave profiles

This study performed experimental investigation on the dynamic response of an in-place floating offshore wind turbine (FOWT) under freak wave actions. Based on the method of wave profile modulation, various freak wave profiles embedded in unidirectional Gaussian seas were generated in wave basin and the action of these waves on the FOWT was measured and analyzed, which has not been done before. The motions of FOWT were analyzed in time domain as well as time-frequency domain. The effect of freak wave parameters on FOWT motions was addressed, i.e., freak wave height, freak wave period, large crest, and deep trough. The dynamic response of FOWT was observed as a spike at the occurrence of freak wave in a conventional random wave, where the impact of freak wave can last for 17 spectral peak periods of wave. Data analysis shows that the motions of FOWT increased linearly with the freak wave height. In addition, the occurrence of freak wave induced the coupled effect on surge and pith, which was strengthen with the increase of freak wave height and wave period. Compared to a large crest, a deep trough of freak wave led to stronger motions and was supposed to be a key concern on the safety of the FOWT. The novel findings in this study provided a reference for the design of survival load on a FOWT and benchmarks for validating numerical models.     

Experimental study of freak wave impacts on a tension-leg platform

This study investigates the freak wave impinging on a tension-leg platform through wave flume experiments. The freak waves are generated using the focused wave theory. By adjusting the wave focusing location, different incident wave scenarios at the structure location are produced. Simultaneous measurements of wave shape evolutions upon impingement, wave impact pressures on the platform deck, platform motions and tether forces are carried out for synchronized analyses of the wave kinematics/dynamics and structural responses. The variation of these parameters with the incident wave profile is studied. It is found that although applying less intensive local impact pressures as compared to the highly-breaking freak wave, the slightly-breaking or non-breaking freak wave imposes the same level of adverse effect on the platform's global stability in terms of motions and tether forces. In addition, the high-crest freak wave causes violent motions of the floating platform, which are likely to induce snap loads of large amplitude and high occurrence frequency in tethers. The published results would provide useful benchmarks for validating numerical and analytical models.     

舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究

畸形波对船舶航运极具威胁,已引发多起海上事故,因此有必要对舰船遭遇畸形波进行数值模拟。基于长峰波随机海浪模型,在相位调制生成畸形波的同时考虑了舰船航速的影响,可以对舰船在顶浪航行定时定点遭遇畸形波的非线性波浪环境进行建模,利用CFD生成数值波浪水池,并对畸形波生成过程中畸形参数、峰度、陡度的变化以及速度分量随深度的变化进行分析,从一定程度上反映畸形波的演化特性,并验证数值模拟的有效性。     

规范法深水风浪要素计算图的修正

在缺少海洋水文观测资料的情况下,利用风浪要素计算图确定风浪尺度是工程人员推算设计波浪的简便方法。本文根据《海港水文规范》中推荐的方法和基本公式,绘制了深水风浪要素计算图,对现行规范中的计算图进行了修正。     

基于方向谱的短峰畸形波数值模拟研究

畸形波是海洋中存在的偶然性大波,其持续时间短但危害性极大,研究畸形波的生成及演化规律有重要的现实意义。基于方向谱,通过改进的相位调制方法,提出一种短峰畸形波的数值模拟方法,提高畸形波生成的概率,实现定时定点生成畸形波,并在 Matbab 语言环境实现数值仿真。仿真结果表明：改进的最大熵方法进行谱分析,与目标谱比对证明模拟结果吻合较好。     

浅水风浪要素推算公式比较

对于缺乏长期波浪观测资料的新建港址,利用风况观测资料推算风成浪,是确定设计波浪的简便方法。选取宁波-舟山海域两处工程实例,分别运用国内主要浅水风浪推算公式——规范法与莆田法,对海湾水域与岛屿环抱水域两种典型海域进行不同重现期设计浅水风浪要素的推算。通过对风区长度、风区平均水深以及设计风速等主要变量的工况组合,归纳两种方法的计算结果差异性与适用性,结论可供工程设计参考。