刚性薄板在波浪场中的动力响应

基于物理模型试验,对刚性薄板在波浪场中的动力响应问题展开研究。测量并分析了不规则波况下,薄板相对尺度、相对波高和相对水深等对薄板系泊力、运动响应、板后波高分布及薄板点压力分布的影响,进行了对比分析。结果表明:试验范围内,在不规则波况下,薄板系泊力以及纵移和纵摇运动分量均随相对波高的增大而增大,随相对板长的增大而减小,且趋势由急变缓,在达到4~5L后呈稳定状态,故从系泊力以及纵移和纵摇运动分量角度给出水动力学定义,当刚性薄板尺度达到4~5L则可称为超大型浮体。     

群性波列作用下系泊船舶的水动力响应数值模拟

该文根据随机波群的模拟方法,模拟得到具有同一有效波高,有效周期但不同群性的随机波列,研究了不同群高参数GFH和群长参数GLF的波列作用下系泊船的运动响应及缆绳张力。数值计算结果表明,系泊船横移运动量和缆绳张力呈现随波浪群高的增大而增大的趋势,升沉运动量也略有增加,而波浪群长的变化对系泊船的运动响应及缆绳张力基本没有影响。     

“■”型浮箱式防波堤运动特性和锚链力试验

通过二维断面物理模型,试验研究了"■"型浮箱在规则波作用下的运动量和锚链力与相对宽度、水深、波高、锚链与竖向初始夹角以及锚链拖地长度等影响因素的变化关系。结果表明:波高是影响浮箱运动量和锚链力最敏感的因素,浮箱升沉、横摇和锚链力随波高增大而增大;相对宽度与水深的改变对锚链力的影响较为随机,锚链力并不随着波周期增大而增大,主要原因是波周期越长,浮箱的消浪效果较差的缘故;锚链与竖向初始夹角增大,浮箱横移有所减小,对锚链力而言,30°夹角较为合适;锚链拖地长度加长,横移明显增大,锚链力则有所减小。与矩形浮箱相比,""型浮箱的横移和升沉要大于等于矩形方箱,横摇则小于矩形浮箱,两者的锚链力相差不大。     

单船港内首尾双锚锚泊允许波高的试验研究

目前我国渔港港内锚地允许波高的规定是参照国外规定按经验确定,缺乏有效的试验支撑。为了验证现行规定的港内锚地允许波高的合理性,以275HP拖网渔船为代表船型进行了单船首尾双锚锚泊的物理模型试验,研究了渔船首尾双锚锚泊系统在不规则波作用下的锚泊力及运动量的情况,分析了波浪入射角度、渔船载况、波高及周期对锚泊力和运动量的影响。实验结果表明,锚泊力在90°横浪作用时最大,随着载重和波高的增大而增大,随着周期的增大而减小。横摇角度同样在90°横浪作用时最大,随着载重的增大而减小,随着波高的增大而增大;当波浪周期接近渔船横摇周期时,横摇角度达到最大,随后随着周期的增大而减小。试验结果得出,在本次试验范围内,此渔船单船首尾双锚锚泊时的允许有效波高建议取为0.7m。研究结果为港内锚泊允许波高的确定以及渔船缆绳的设计提供了有效的支持。     

新型板桩承台式直立堤波压强试验研究

通过物理模型试验,对不规则波作用下新型板桩承台式直立堤结构波压强进行研究。试验结果表明,影响波压强值大小的因素主要包括波高、波长、水深以及堤顶超高,受挑檐影响,波浪相对压强在竖向分布规律主要分为四个部分。允许越浪情况下,波浪相对压强值随波高的增大而增大,随波长的增大先增大后减小,同时挑檐的存在显著的增加了静水位以上挡浪墙上的波压强值,承台底部上托压强受水深影响最为明显。当入射波浪形态发生破碎后,结构上波压强值将显著增大,于建筑物最为不利。在规律分析研究的基础上,结合现有直立堤波压强理论公式,提出了带挑檐板桩承台式直立堤波压强计算公式,公式结果与试验值吻合度较高,可供类似工程参考借鉴。     

柔性多浮筒防波堤斜向浪作用下的运动特性研究

本文针对柔性多浮筒防波堤进行了三维水域下的数值模拟研究,探讨了浮堤相对宽度、相对波高、波浪入射角度等因素对防波堤运动响应的影响。结果表明:相对波高越大,浮堤运动响应有增大趋势;波浪入射角度增大,浮堤横荡、垂荡、横摇运动量减小,纵摇运动量增大,而纵荡及艏摇运动量无明显变化规律。综合来看,浮堤B/L0.65时各方向运动量均保持稳定,可作为柔性多浮筒防波堤的设计参考。     

抛石堤长周期波浪透浪作用及对码头系泊条件的影响

长周期波浪作用于抛石堤时,部分波能透过石间孔隙,从而影响港内泊稳。结合印尼工程实例,采用波浪断面物理模型试验,对透射系数随周期、波高、波类型等因素的变化规律进行了研究。通过波浪整体系泊物理模型试验,对驳船码头和散货船码头的相应泊稳条件进行了研究。结合试验结果分析了透浪对码头系泊条件的影响。结果表明:抛石堤透射系数随波高的增大而减小,随周期的增大而增大;周期越长,船舶允许作业波高越小;长周期波浪的透浪作用对系泊影响程度大,设计时应纳入考虑。试验结果可为抛石堤后方码头设计提供参考。     

波浪作用下开孔混凝土护面板浮托力研究

在混凝土护面板上开孔可增大护面层的渗透系数、减小浮托力、增强整体稳定性。通过不规则波系列试验,研究了波坦、坡度、伊里巴伦数、开孔率对混凝土护面板相对净浮托力大小的影响,分析了相对净浮托力的作用深度、分布情况。对于不开孔混凝土板,相对净浮托力随波高和波长的增大都有减小的趋势;对于开孔的混凝土板,相对净浮托力随开孔率的增大线性减小。在此研究基础上给出了最大相对净浮托力计算公式,并与前人公式进行了比较。     

流体中弹性板声辐射阻尼研究

针对空气和水两种介质,分别研究弹性薄板的几何参数及激励位置对声辐射阻尼的影响.采用的结构振动与声场耦合的数值求解方法--有限元/流体边界元(FEM/BEM)法进行推演以及讨论结构与流体数值模拟单元.从能量的角度定义弹性板声辐射阻尼,取得声辐射阻尼的数值计算公式.利用文中的数值模拟方法对弹性例板声辐射阻尼进行计算.通过对弹性板声辐射阻尼数值模拟结果的分析认为,水中弹性板振动的声辐射阻尼远大于空气中的声辐射阻尼;相同外加激励载荷作用下,弹性薄板的板厚对相应声辐射阻尼几乎没有影响;随着板边长尺寸的增加,板的声辐射阻尼也有增大的趋势;板声辐射阻尼不随激励位置的改变而改变.     

流体中弹性板声辐射阻尼研究

针对空气和水两种介质，分别研究弹性薄板的几何参数及激励位置对声辐射阻尼的影响。采用的结构振动与声场耦合的数值求解方法——有限元／流体边界元（FEM／BEM）法进行推演以及讨论结构与流体数值模拟单元。从能量的角度定义弹性板声辐射阻尼，取得声辐射阻尼的数值计算公式。利用文中的数值模拟方法对弹性例板声辐射阻尼进行计算。通过对弹性板声辐射阻尼数值模拟结果的分析认为，水中弹性板振动的声辐射阻尼远大于空气中的声辐射阻尼；相同外加激励载荷作用下，弹性薄板的板厚对相应声辐射阻尼几乎没有影响；随着板边长尺寸的增加，板的声辐射阻尼也有增大的趋势；板声辐射阻尼不随激励位置的改变而改蛮。     

不规则波作用下排桩式透空堤透浪系数试验研究

排桩式透空堤是一种新型的防波堤形式,通过三维的波浪物理模型试验,分析了不规则波作用下相对入射波高、相对波长、相对堤宽、不同波向以及桩间肋板等因素对排桩式透空堤透浪系数的影响规律。试验结果表明:透浪系数会随着相对入射波高和相对堤宽的增大而减小,随着相对波长的增大而增大;与正向波相比,波浪斜向入射时的透浪系数较大。此外,与桩间不带肋板的排桩式透空堤相比,带桩间肋板的排桩式透空堤具有更明显的消浪效应,对于透浪系数的衰减率在10%～60%之间。当排桩式防波堤主要受正向来浪作用时,整体物理模型值与整体数值模拟值和断面物理模型值的误差较小;然而,当排桩式防波堤受斜向来浪作用较为明显时,整体数值模型值和断面物理模型值与整体物理模型值之间存在不可忽视的误差,此时应该配套进行整体物理模型试验来进一步确定结构设计参数。     

缅甸LNG码头船舶并靠和双侧靠泊动态系泊分析

孟加拉湾开敞海域复杂水动力环境条件下,采取FSRU与LNG船舶并靠作业的平面布置。计算分析船舶在风、浪、流共同作用下的船舶运动量、系缆力和撞击力,并计算在不同波浪作用角度、不同周期下的允许作业波高,给出该海域采用并靠及两侧靠泊方式的泊稳条件。结果表明:1) FSRU船和LNG船的6个自由度运动量、系缆力和撞击力均随波高和波周期的增大而增大。2)在长周期波影响下,FSRU和LNG船的允许作业波高明显降低,纵荡运动更容易超标,LNG船舶的卸载对泊稳有利,FUSR和LNG船采用两侧靠泊的方式能更有效地抵御波浪影响。     

实验水池弧形消波装置孔隙率优化试验研究

文章针对实验水池弧形消波装置的消浪效果问题,以弧形消波结构为研究对象,通过二维水槽试验,研究弧形消波结构表面不同孔隙率对其反射系数的影响;在此基础上,将单层结构优化为双层结构,寻求消浪效果最佳的双层孔隙板孔隙率组合,并研究波高和周期对消波结构反射系数的影响。试验结果表明,双层孔隙板的消浪效果优于单层孔隙板;且上层孔隙板孔隙率为30%,下层孔隙板孔隙率为20%时,反射系数最小,为该消波结构的最优孔隙率组合;其他条件不变时,结构的反射系数随波高增大而减小,随周期增大而增加。     

不同圆弧半径直立堤胸墙波浪力的试验与分析*

为比较直立堤胸墙圆弧半径对其所受波浪力的影响,设计半径分别为45、67、98 cm共3种弧形胸墙以及直立式胸墙进行相关物理模型试验。通过将胸墙迎浪面不同测点波浪压力进行积分获得波浪总力,讨论相对波高、相对波长和圆弧半径对胸墙波浪力的影响。研究结果表明,胸墙波浪力随着相对波高的增大而增大,随着相对波长的增大呈现先增大-后减小-再增大的变化趋势。相同波浪要素条件下,弧形胸墙波浪力较直立式大;在3种弧形胸墙中,波浪力随圆弧半径的增大而减小,半径为45 cm的弧形墙受力最大。     

较大周期波浪作用下大型系泊(LNG)船舶运动响应试验研究

采用物理模型试验方法,对横向较大周期波浪作用下一艘大型系泊(LNG)船舶运动响应特性进行了研究。结果表明:系泊船舶纵移、横移和回转运动存在着自振周期;横移运动为周期性运动,横移自振周期与船舶横摇固有周期比值在1.11～1.23间,且横移运动峰值随着波浪周期的增大而增大;不同装载状态下,升沉运动随波浪周期增大的变化规律一致,升沉运动量最大值大于波高;横向波浪作用下,系泊船舶纵摇运动受波浪周期变化影响很小;横摇运动为周期性运动,横摇自振周期与船舶固有横摇周期的比值在1.23～1.48间,横摇运动峰值随波浪周期增大而增大。     

四边固支板在均布荷载作用下的剪力分布规律

沉箱底板抗剪往往需要控制底板厚度,而现有剪力分布规律研究较少,针对此问题采用有限元方法进行不同组合工况的计算,研究四边固支板在均布荷载作用下,板边最大剪力分布以及最大剪力随板厚、边长、长宽比的变化关系,得出最大剪力与平均剪力之比的一般规律。研究结果表明：板边剪力分布呈类抛物线形,板边最大剪力值小于弹性薄板理论计算的最大剪力值;相同尺度和荷载情况下,矩形板厚度增大其板边最大剪力值将有所减小;矩形板尺度增大,板边最大剪力值将迅速增大且最大剪力与平均剪力之比也有所增大;对于常用沉箱纵横隔墙间距和底板厚度,板边最大剪力与平均剪力之比通常为1.3~1.6。总结剪力分布与仓格尺度的关系,旨在为类似工程设计提供参考。     

悬链式单浮箱防波堤水动力特性试验研究

为研究悬链式单浮箱防波堤水动力特性的影响因素,采用二维物理模型试验方法,讨论规则波下相对吃水S/d、相对宽度B/L、锚链刚度k、锚链系泊倾角α等因素改变时浮堤模型的透射系数K_t和锚链上最大拉力F的变化规律。试验分析采用平均波高计算透射系数K_t,以前1/10最大拉力平均值作为最大拉力F。结果表明:相对宽度B/L0. 3时,相对宽度B/L是影响浮箱模型消浪性能的主要因素;相对吃水S/d0. 14时,相对吃水S/d是影响锚链上最大拉力F的主要因素。所得结果可以为悬链式单浮箱防波堤的设计和进一步研究提供参考。     

无拉力弹性半空间地基板的边界元——线性互补方程解法

无拉力弹性地基板的内力及位移分析，将改变传统弹性地基板的分析方法，即将板与地基间传递拉力心为无拉力传递。无拉力地基板弯曲问题属于单非线性接触问题，应用变分不等方程－＝线性互补方程求解非线性接触问题已经证明是一种有效的解法。本文用边界元理论进行研究，分析了无拉力弹性半空间地基上Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ板的弯曲问题，并给出了板的位移及内力计算结果。     

波浪对海上施工平台砰击作用的试验研究Ⅰ:规则波浪

为探究施工平台下表面在波浪场中可能受到的砰击荷载,文章通过几何比尺为1?50的物理模型开展了规则波对不同倾角和不同高度海上平台的砰击作用三维水池试验研究,讨论了入射波高、相对板长、平台相对高度与平台倾角与波浪砰击压强和砰击压力的关系。研究结果表明：规则波作用下波浪对平台的砰击压强及砰击压力具有随机性和周期性,高阶波浪砰击力明显;五个倾角平台受到的砰击压力随着相对板长的增大而减小;考虑波浪要素及结构倾角和平台净空高度等因素的影响,拟合出规则波作用下固定式海上施工平台下表面受到波浪砰击力的计算公式,可为规则波作用下的砰击力快速计算提供有益帮助。     

三船并排首尾锚泊时港内允许波高的试验研究

目前我国渔港港内锚地允许波高是参照国外规定根据经验确定的,国内缺乏相应研究。以212 k W(275 HP)拖网渔船为代表船型进行三船并排首尾锚泊的物理模型试验,研究不规则波作用下并排渔船的锚泊力及运动量的情况,同时与单船锚泊时的结果进行对比。结果表明:三船并排锚泊时内侧非直接受浪作用的渔船,其拉力和横摇角度均大于最外侧直接受浪作用的渔船;当港内波高较大且周期也较大时,三船并排锚泊比单船锚泊安全性更高些;在本次试验范围内,三船并排首尾双锚锚泊时的允许有效波高比单船允许的波高要偏大,建议取为0.9 m。