水池摇板式造波机传递函数研究

文章介绍了自研的分段摇板式造波系统。该造波系统在拖曳水池安装完成后,进行了造波机的传递函数试验,并与势流理论结果进行了比较。通过试验得到,该造波系统具有良好的频响特性。同时,由分析比较可知,在进行造波机初步设计时,采用势流理论计算的造波机最大冲程应至少增加5%。     

多板主动吸收造波技术实验研究

文章基于主动吸收造波理论,以波高反馈的控制方式设计了一套完整的多板主动吸收造波控制系统。进一步通过水池物理模型实验,以两点法计算对比了主动吸收与非主动吸收造波的效果。实验结果表明,该系统可以实现二维规则波和不规则波的主动吸收式造波。在此基础之上,对比验证了多板控制方式的优势。由于反射结构的三维特性,即使进行二维造波,水池横向各处的反射波浪也会出现很大差异,而多板异步运动的主动吸收造波可以在二维造波过程中有效地约束这种差异,提高造波质量,延长稳定造波时间,该技术具有一定的研究和实用价值。     

基于物理模型试验的斜坡式防波堤护面块体稳定性研究

模型按照重力相似准则设计,结构断面尺寸满足几何相似。根据试验场地、现有块体质量和试验要求,对试验断面采用合理的长度比尺。采用电机伺服驱动推板吸收式造波机,并选用合适的波谱按照《波浪模拟规程》要求进行滤波,对试验断面进行稳定性和越浪量试验。根据试验结果,对原斜坡堤断面进行优化,最终确定了斜坡堤断面,保证斜坡堤的稳定性和安全性。     

具有ARC功能的摇板式造波机的应用研究

船舶试验科学的发展促进了水池试验水平的提高,采用具有ARC(主动式消波)技术的造波系统会有效地吸收各种反射波,明显提高水池的波浪模拟质量.本文针对摇板式造波机,对主动反射吸收造波原理进行推导,提出了适用于规则波和不规则波的摇板式造波机的主动消波方法,并在水槽中设计出一套用于ARC造波的计算机控制单元板造波装置,最后通过试验结果对这种方法进行了主动消波的验证.     

烟台港龙口港区防波堤波浪断面试验研究

模型按重力相似准则设计,根据试验场地、现有块体重量及试验要求,4个断面选用不同长度比尺。采用新型吸收式造波机造波并选用合适的波谱按《波浪模拟规程》要求进行率波,进行了3个斜坡式断面和1个直立式沉箱断面的稳定性、越浪量及堤后次生波试验,针对沉箱断面进行了测力试验。试验结果表明在各种试验工况组合下,0+190 m断面(+6.0 m)和0+1 451.3 m(+7.0 m)断面各部分均保持稳定,随堤顶高程的增加,越浪量及堤后次生波明显减小;0+750 m断面和0+800 m断面顶高程为+7.0 m断面在极端高水位重现期50 a不规则波连续作用3 h后栅栏板失稳,增至+8.0 m后,栅栏板为临界稳定,其他部分保持稳定。     

分段式造波机生成斜向波浪特性的理论研究*

分段式造波机是实验室模拟真实海浪以及研究波浪特性的重要设备。单元造波板的相对宽度和波浪周期是影响分段式造波机生成波质量的重要因素。通过数值模型研究分段式造波机生成斜向波浪的理论特性,分析了波浪周期与相对造波板宽度对波浪传播的影响,总结分段式造波机的有效区域范围的变化规律,可为实际试验提供参考。     

主动吸收式造波技术的发展及应用

在港口工程、水利工程及海洋工程研究领域,常借助水槽或水池等设施进行物理模型实验研究。主动吸收式造波技术可以有效解决实验室造波过程中的二次反射问题,在水池中生成高质量的模拟波浪场,按照比尺充分还原实际海况。文章从反馈信号类型的角度出发,回顾和论述了基于板上波高信号反馈、板前波高信号反馈以及力信号的三种主动吸收式造波技术的发展与应用,总结对比各种技术在传感器性能、系统稳定性和适用范围等方面的优势与不足,并分析了主动吸收式造波技术的核心与难点,最后结合国内外发展现状,分析发展趋势并提出发展建议。     

水运工程中物理模型试验造波机的发展与应用

文中首先对模型试验中造波机的分类和发展历程进行梳删,进而对交通运输部天津水运工程科学研究院所拥有的水槽造波机、水池造波机、L型造波机以及大比尺水槽造波机进行了介绍,最后分析了造波机的日常维护和保养措施。     

基于LabVIEW的水槽造波机控制系统的开发

以天津大学海岸工程实验室长×宽×高=90 m×2 m×1.8 m的双轴推板式波浪水槽为对象,开发基于LabVIEW的造波机控制系统。该系统包括造波计算、运动控制、状态监视以及数据采集等部分,实现在水槽造波机上的多轴同步控制。该系统可以实现多种规则波和不规则波的模拟,具有友好直观的人机界面,操作方便。对于虚拟仪器技术及LabVIEW在造波机控制领域的应用具有重要意义。     

蛇形造波机性能测试

对蛇形造波机的机械性能和造波质量进行了测试。所有指标均满足试验要求。规则波最大波高达35cm。多方向不规则波的有效范围达到理论长度。     

基于DualSPHysics的数值波浪水槽研究

为更好地研究强非线性波浪问题(波浪翻卷、破碎及其与结构物相互作用等),基于DualSPHysics开源平台进行二次开发,采用SPH方法建立了二维数值波浪水槽。运用强制修正粒子加速度的方法实现阻尼消波功能,通过监测推波板前水位变化并实时修正造波信号实现了主动式消波功能,并对消波模块的阻尼消波性能和主动式消波性能进行了详细测试。结果表明,新型阻尼消波层的长度控制在1~2/3倍波长内即可形成可靠的开放式边界,主动式消波功能可将70%以上的能量反射波吸收。     

数值波浪序列中的高频成分

可靠的波浪模拟方法对于海洋结构物水动力性能的评估而言至关重要。文章基于软件FLUENT,分别采用四种不同的网格模型,实现了对于规则波的模拟。文中采用VOF方法对自由液面进行捕捉,并采用动网格方法模拟摇板的运动从而实现造波。考虑到数值耗散及截断误差对数值模拟结果的影响,针对沿水池方向的波浪衰减情况进行了相关研究。为了避免造波板的初始运动所引起的波面扰动,引入了一种“缓入”方法使造波板缓慢地达到最大幅值的运动,有效地避免了初始扰动所带来的影响。数值模拟的结果分别与一阶和二阶理论解进行了对比。结果表明,该数值波浪模型能够给出可靠的预测,为下一步模拟强非线性波浪（如畸形波）奠定了基础。     

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.     

基于摇板式造波机的无反射造波仿真

在海洋工程水池试验中,造波机与模型之间的二次波浪反射严重影响试验结果的准确性和可靠性。在势流理论的基础上,采用边界元法建立了二维线性数值波浪水池。通过数值模拟结果与解析解的比较,证实该数值波浪水池的适用性。采用全相位频谱分析方法作为水动力反馈,对入射和反射波进行分离,以分离的反射波信号控制摇板运动以达到吸收二次反射波浪的目的。在此基础上,对摇板式造波机在数值波浪水池中进行了无反射造波仿真试验。仿真结果表明,采用无反射造波后,能有效减弱波浪的二次反射。     

石化码头墩台结构波浪力研究

海上栈桥式码头的上部一般由置于静水面以上的带有纵横梁水平面板构成,为估算作用于结构上的波浪力,已有相当多的理论和试验研究,提出许多波浪力和相应的压强分布经验公式。然而,由于影响因素非常复杂,且工程梁系结构多变,因此通过模型试验来确定梁系结构等的波浪上托力和水平力是十分必要的。利用物理模型试验,测定了厦门港海沧港区石化码头结构在不同水位波浪组合情况下码头平台、墩台和桩基上的波浪力,并且得到了设计部门的实际采用。     

波浪作用下单体网格式浮架受力的数值模拟

模型试验表明重力式网箱在波浪作用下，单纯浮架的受力贡献比例较大。本文运用波浪理论，通过建立浮架、锚绳及浮子的运动方程，采用五阶龙格-库塔进行数值求解，得到了单体网格式锚碇单纯浮架的数值计算模式。将计算模型简化为四点锚碇，并将计算结果与实验结果进行了比较，二者符合程度较好。在此基础上，比较了单体网格式锚碇与四点锚碇单纯浮架的受力，结果表明网格式锚碇方式浮架受力较小。     

防波堤稳定性和消波特性的研究进展

防波堤的稳定性和消波特性是直接反映防波堤工程质量和使用功能的重要指标.在传统的防波堤设计理念中,堤身出现滑移就意味着防波堤结构的破坏,而当今防波堤设计的1种新思路是在保证防波堤整体结构不发生破坏的情况下,允许堤身存在一定的滑移量.重点介绍防波堤稳定性和消波特性研究方面的进展,探讨堤身滑移对防波堤稳定性的影响,建议在外海...     

透空式防坡堤周围的非线性波浪传播的数值模拟

对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟,在Boussinesq波浪方程中加入与透空建筑物有关的新耗散项,从而界定了透空建筑物引起的部分反射和透射,波浪折射—衍射的传播过程通过控制方程求解。波浪控制方程通过有限差分方法求解。模型应用于模拟波浪经过具有部分反射的群桩式透空结构,结果表明透空式防波堤可以有效地衰减波浪和作为重力式结构的一种替代方式。     

拖曳装置数字式绞车控制仪的研制

建立了声纳拖曳装置主动伺服控制的数学模型，分析了造成系统跟踪误差的原因。将复合控制、预测控制和特殊数字积分器等技术应用于有海况可变的数字式控制仪的设计，取得了很好的控制效果。     

港内波能集中及治理措施试验研究

以烟台西港区工作船码头为例,介绍了港内波能集中现象。该港口在防波堤建设后,工作船泊位前的泊稳条件并未像预期那样得到改善。通过物理模型试验和理论分析,找出了波能集中形成的原因。并通过物理模型试验研究了不同的整治措施,包括减少进入港内的波能和在港内增加消波措施等不同方法,可为类似工程提供借鉴。