新型桩基透空式防波堤透射系数分部计算与数值分析

针对新型桩基透空式防波堤提出一种防波堤波浪透射系数的分部解析计算方法，对波浪透射系数进行分部表示，包括挡浪墙和开孔板、水平平台、桩基3部分，将其透射系数相乘作为整体结构的透射系数。同时，利用FLOW-3D软件进行数值模拟，与分部解析计算结果进行比较，两者具有较好的一致性。此外，利用所提出的计算方法拓展研究了单层板开孔率、水平平台长度2种结构参数对防波堤透射系数的影响，结果表明，该防波堤结构随着水平平台的加长，其波浪透射系数明显减小；当单层板的开孔率ε大于20%时，其对波浪透射系数的影响不再明显。     

开孔沉箱防波堤消浪作用的理论研究及应用

开孔式沉箱防波堤是在沉箱的迎浪面的沉箱外壁上开孔，使波浪遇到开孔壁后，产生波浪的入射，反射，透射等相互作用，减小外壁对入射波的反射作用，与不开孔沉箱防波堤相比，具有液压力小，波高反射小等优点，本文根据微幅波理论给出了高波反射系数的计算式和液压强的计算式，与试验资料相比，吻合程度很好。     

不同沉箱结构形式防波堤对港内泊稳影响的试验研究

通过对韩国某港北防波堤工程波浪整体物理模型试验研究,分别对比了普通直立式和开孔直立式2种沉箱结构的防波堤对港内泊稳条件的掩护效果。试验采用SSE、SE两个代表波向,采集并分析港内及防波堤周围水域的波高及分布。试验结果表明,采用相同入射波条件时,2种结构防波堤均可对港内形成一定程度的掩护。但由于工程海域波高较大,次生波的出现影响了泊稳条件。两方案相比,开孔沉箱结构的防波堤对拟建港区的掩护效果略好,综合比较最后推荐开孔沉箱结构的防波堤方案。     

孤立波与直立透空防波堤相互作用的解析研究

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态与近岸防波堤发生相互作用。针对这一现象,应用特征函数展开法,推导了斜入射孤立波作用下有限厚度直立透空防波堤的反射与透射波浪场的解析积分解,并据此计算了作用于防波堤的孤立波波浪力以及孤立波反射与透射波面,相关结果具有一定的理论与实用价值。计算结果表明:孤立波入射角、海况条件、防波堤表面透空系数以及孤立波特征参数等因素变化对波浪作用均有一定影响。与相同浅水条件下的Airy微幅波理论结果相比,孤立波理论对波浪载荷与最大波面的预测值明显更大,反映了浅水波的非线性效应,同时说明在一定的浅水条件下采用孤立波模型将更为合理可靠。     

含开孔裙板之圆柱形浮标波浪力研究

基于线性波理论,应用匹配双特征函数展开法建立了含开孔裙板之圆柱形浮标一阶波浪力和力矩的半解析计算模型。该计算模型还可推广应用于无裙板之圆柱形浮标或水面垂直漂浮圆柱体、淹没垂直圆柱体及淹没开孔/实心圆形垂荡板。为了验证计算程序的正确性,将作用在淹没开孔/实心圆形垂荡板上的垂向波浪力与文献的半解析结果进行了比较,结果吻合很好。薄板的开孔影响系数随开孔率增大而变大,讨论了开孔率对作用在淹没圆形开孔垂荡板及含开孔裙板之圆柱形浮标上一阶波浪力和力矩的影响。结果表明,作用在淹没垂荡板上的垂向波浪力和力矩随着开孔率的增大而减小;而作用在含裙板之圆柱形浮标上的垂向波浪力则随开孔率的增大而增大。裙板开孔率对含裙板之圆柱形浮标上力矩的影响要大于对波浪力的影响。     

波浪对二层海水中的直立圆弧形透空防波堤的绕射

基于二层海水的微幅波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了在二层海水中波浪对直立圆弧形透空防波堤绕射的波势解析解,并据此分别计算了作用于防波堤的表面波与内波载荷以及最大波面分布。计算结果表明:在防波堤结构表面适度布孔既可以明显减小所受到的表面波与内波载荷,又可改变绕射水波的最大波面分布。而表面波与内波各自作用于防波堤上的无量纲最大波浪载荷可能具有相同量级,说明内波作用不可忽视。海况与波浪条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪的绕射均有一定影响,而表面波与内波在波浪作用的变化规律上存在一定差异。     

新型双层开孔消浪板护面形式分析

护面作为斜坡式防波堤的重要组成部分,直接承受波浪和水流的作用力,护面块体的结构形式和消浪性能直接关系到防波堤的自身安全。本文在综合分析各类防波堤消浪特点及各类护面块体消浪性能基础上提出新型双层开孔消浪板护面结构。     

渗透介质中波浪传播的二阶Boussinesq水波数值模拟

准确模拟波浪在多孔介质中传播变形对于研究波浪与抛石防波堤等建筑物是十分必要的,在考虑了多孔介质中拖曳阻力和惯性力的基础上,导出一组高阶Boussinesq型水波方程。在常水深情况下对方程进行了理论研究,并将无因次相速度以及衰减率与解析解结果进行了对比。结果显示方程的相速度与解析解吻合程度较好,同时衰减系数也与解析解在不同程度上吻合较好。在非交错网格下,对方程进行了预报-校正的求解模式。利用一维数值模型模拟了孤立波在多孔介质中的传播,与相关实验结果进行了对比,验证了数值模型的合理性,并且对波浪在渗透地形中的传播进行了数值模拟,数值结果与实验结果吻合较好,验证了多孔介质对波浪的影响。     

T型开孔防波堤消波性能研究

作为阻断海浪冲击力、保持水面稳定以及保证船舶安全的水中建筑物,防波堤是沿海港口的一个关键组成部分。基于有限体积法,研究和分析了T型开孔式防波堤消波性能。采用速度边界造波及源项消波技术,建立三维数值波浪水槽,波面求解方式使用VOF方法。同时对三维数值波浪水槽模型进行验证,模拟得到的波面历时曲线与理论值吻合良好。根据数值模型计算结果,得到T型开孔式防波堤对波浪的透射系数及反射系数。并探讨了T型开孔式防波堤的透射系数和反射系数与模型的相对宽度及入射波陡等因素的相互关系。     

明基床上局部开孔沉箱防波堤反射系数的近似计算方法

给出了明基床上局部开孔沉箱防波堤在规则波和不规则波作用下反射系数的近似计算方法。将明基床假定为一直立墙，用匹配特征函数展开法给出计算规则波作用下整体结构反射系数的理论解。利用线性传递函数法得到不规则波作用下开孔沉箱防波堤反射波频谱，得到频率平均的反射系数。将反射系数计算结果与已有研究者的试验结果进行了比较，符合良好。     

波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性影响

对Morison方程进行适当变形、推演,得到了一种可直接计算近海平台支撑物所受最大水平波浪力的计算方法。将此计算方法与经典计算法进行对比。对比发现,当阻力相对于惯性力起主要作用时,新算法与经典算法所得结论完全一致。当惯性力相对于阻力起主要作用时,新算法存在一定偏差,在该情况下,使用Matlab辅助计算,得到了波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性的影响曲线。     

非线性波浪水槽内波浪的产生和传播

文章在波浪水槽内通过数值模拟和物理实验相结合的方式,研究了波浪的产生和传播问题。在高阶谱计算模型中引入数值造波边界条件,建立了非周期谱波浪水槽。基于该水槽研究了具有不同波要素波浪的产生和传播问题,通过与理论解的比较验证了数值结果的正确性。结果表明线性波浪理论可预测具有较小Ursell数波浪的传播,而随着Ursell数的增大,波浪的运动可用二阶波浪理论解来描述。最后通过数值模拟结果和实验结果比较,验证了数值水槽的有效性,分析表明,波面升高及其对应振幅谱的计算结果与实验数据吻合较好。     

远破波大波高波浪作用下沉箱抗浪稳定性验算

岸壁码头施工中,沉箱受波高为13.62 m的远破波作用极其罕见,在如此大的波高下,沉箱受波峰压力和波谷压力作用,对沉箱的稳定性影响非常大。为提出合理的方案解决该问题,通过受力分析、计算、物模试验相结合的方法,对烟台西港区一期工程C6,C7,C8沉箱,进行了抗滑和抗倾覆稳定性计算,结果和物理模型试验结果相吻合。利用土力学原理,对远破波大波高作用下的已安装并回填的沉箱,可以通过沉箱背后土压力和孔隙充砂增重相结合的方案,利用土压力抵抗波浪力作用的方法,达到沉箱抗滑和抗倾覆稳定性的要求,确保工程的施工安全。     

带横隔板开孔沉箱所受波浪力的研究

研究了斜向波与无限多开孔沉箱的相互作用。依照结构物的几何形状,整个流域被分成无限多个子域,在每个子域内应用特征函数展开法求解速度势。对于沉箱内的波浪运动,引入相位差概念;同时,在构造反射波模型时,考虑了结构物的几何形状影响。进行了数值试验,分析了开孔沉箱水平波浪力及横隔板受力特点,详细讨论了波浪入射频率、入射角度、相对消浪室宽度及开孔影响系数对开孔沉箱波浪力的影响。     

斜浪中二维潜体的二阶定常力

本文主要研究斜浪中作用于二维潜体（或看作为无限长的潜没柱体）上二阶定常波浪力的的力学机理和计算方法．研究表明．对圆柱而言，水平方向定常力在任意浪向中均可忽略．文中进而考察了潜没深度、浪向角和波浪频率对潜体垂向定常力的影响．同时，附带地证明了用于斜浪中二维绕射问题求解的格林函数在浪向角趋于横浪情况时可退化成横浪二维绕射问题中的格林函数．     

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。     

单向不规则波群的实验室模拟和分析

文章基于改进的波包谱经验公式,建议了单向不规则波群的数值模拟方法,模拟实例表明,只要给定波要素及描述波浪群性的高度特征参数和长度特征参数,即可通过此波包谱方便地模拟出同时满足给定高度和长度两方面群性特征要求的不规则波群.在此基础上,给出了在水槽指定位置处产生不规则波群的造波板控制信号计算方法,在实验室成功地模拟了同时满...     

On the realization of nonlinear wave profiles using the Banach fixed-point theorem: Stokes wave in a finite depth

A new mathematical formulation for the realization of nonlinear wave profiles and its nonlinear solution procedure, based on the Banach fixed-point theorem, is proposed. To apply the formulation, a nonlinear equation for the Stokes wave in a finite depth was derived, and some numerical solutions are given. A numerical study showed that the proposed iteration method, based on linear progressive wave potential only, enabled us to realize the Stokes nonlinear wave profiles in a finite depth. The nonlinear strategy of iteration has a very fast convergence rate, i.e., only about 6–10 iterations are required to obtain a numerically converged solution.     

斜向和多向不规则波作用于直墙堤上的波浪荷载

基于三维波浪物理模型实验研究的结果,参照国内外已有的研究成果,探讨了波浪斜向性和多向性对不规则波作用于直墙堤上波浪荷载的影响,表明波浪是否在堤前破碎其影响波浪荷载的规律是不同的.建议了斜向和多向不规则波作用于直墙堤上波浪荷栽的实用计算方法.