风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明：该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。     

削角直立堤断面稳定性及波浪力分析试验研究

通过模型试验观测波浪作用下削角直立堤断面的稳定性、堤顶越浪情况及削角直立堤受力情况,并与依据《海港水文规范》和《防波堤设计与施工规范》计算的波浪力理论值进行了对比分析,结果表明,上部结构采用削角型胸墙的直立堤具有减轻波浪水平压力,增加竖向压力,提高堤身稳定的优点。并通过实测波浪力的合成总力计算,得出了削角直立堤断面整体稳定。     

削角直立式防波堤波浪力的试验研究

为了研究削角直立式防波堤上波浪力的分布规律，寻求适合于削角直立堤的波浪力计算公式，通过对削角沉箱防波堤的不规则波物理模型试验，得到了作用在防波堤上的水平波浪力、削角斜面上的竖向力以及堤底面上的浮托力系列，经与合田良实直立堤波浪力计算公式对比，表明作用在防波堤迎浪面的波压力分布与合田方法相近。根据分析检验，提出了相应的水平波浪力、斜面竖向波浪力以及堤底浮托力的不确定系数，并建议对斜面竖向波浪力的计算值进行适当调整。     

风成波浪与堤岸相互作用的综述

洪水期湖区风成波浪对堤岸有巨大的破坏作用，湖区风成波浪与堤岸的相互作用机理的研究对于修建一个能抵御洪水和风浪共同作用的堤岸具有现实意义。本文主要对国内外学者关于风浪产生机理、风浪与堤岸相互作用引起的增减水、波浪爬高及越浪等进行了归纳和总结。     

赤湾港设计波浪的选用上（上）

本文旨在用赤湾港设计波浪的计算实例，说明应用风浪计算公式时，如何考虑设计风速、风区长度，沿程水深等因素，进行必要的订正；还讨论了当地风-浪经验公式的适用程度。经过综合分析后选定较为可靠合理的设计波浪，用于港口设计。     

人行护栏位置对大跨径悬索桥抗风性能的影响研究

针对某大跨径悬索桥进行了成桥状态的风洞试验,发现其在+5°、+3°攻角下发生了竖向涡激振动,且均具有高、低风速两个锁定区。试验中发现,改变人行道栏杆的位置可有效降低竖向振幅,缩小涡振区间。为分析其影响机理,采用计算流体力学(CFD)手段对比了两种工况下的尾流涡脱形态,发现随着人行道栏杆的移动,尾流漩涡脱落由"2s"模式退化为‘S’模式,强度降低,涡激力反馈削弱,因此可起到理想的抑振效果。     

船舶操控运动稳定特性在风浪中的仿真研究

船舶在航行过程中受到风浪影响而产生的运动是一种非常复杂的运行形态。本文通过建立风和波浪的数学模型,以此来研究二者对船舶操控运动稳定特性的影响,最后利用"烟大"号轮船进行实验仿真,给出船舶右回旋和横摇角的变化情况,仿真结果表明,利用本文所设计的风浪模型有效说明船舶在风浪中的航行状态,由此来增强船员的操控能力。     

江苏辐射沙洲北部海域风浪关系分析

根据江苏辐射沙洲北部海域(响水沿海)8个月的实测风与浪的资料统计分析了该区域的风浪关系。首先,统计了该海域的风速分布以及波向分布,然后采用新的风浪判别方法挑选出其中的风浪数据,通过最小二乘法拟合了有效波高、有效波周期和风速的曲线关系。结果表明各个方向的风速分布基本均匀,但波高分布差异较大,能起破坏性作用的波浪主要来自NW、NNW、N、NNE方向。拟合得到的关系式与实测分布符合较好,其中有效波高与有效波周期的关系式计算的结果与实测的平均相对误差较小,可用于该海域的波浪预报及作为附近工程建设的参考。     

台风"莎莉嘉"过境期间某泻湖内波浪特征分析

通过在某岛礁泻湖内布置ADCP波流测量仪器,采集到2016年21号台风"莎莉嘉"期间的波浪数据.结合布置在泻湖口处风速仪的风实测数据,本文对该时间段内的波浪特征进行分析.由波浪统计数据分析发现有义波高随时间的变化趋势与风速的变化趋势高度重合;谱峰周期的变化则要晚于风速的变化;谱峰方向在台风起主导作用期间与风向高度一致.通过分析多个无因次参数以及对风浪和涌浪进行分离发现测点与台风中心距离开始变大的这个时间点有着重要的意义.在该时间点,波长开始变长,波浪由无限水深波浪转变为有限水深波浪.一些波浪特征值,比如谱峰周期、a/L,也发生比较大的变化.此后在七级风半径不再覆盖测点时,该处波浪由风浪转变为涌浪.对波浪谱进行分析发现,在台风主导期间,其谱为单峰谱,其余时间则为双峰谱.     

基于WRF与MIKE-SW模式的连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟台风过境期间连云港海域波浪场分布,将大气模式WRF模拟的海面10 m风速作为波浪模式MIKESW的驱动风场,再现0713号台风过境期间波浪变化过程。数模与实测资料验证结果表明WRF模式成功复演了韦帕台风移动、风速变化过程,考虑风暴潮增水效应的MIKE-SW台风浪模型能够较好地反映台风过境期间海浪成长过程。     

巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响*

针对引江济淮工程巢湖口门航道的整治工程问题,通过MIKE3软件建立巢湖波浪泥沙三维数值模型,结合巢湖湖流、波浪及泥沙的现场观测资料,对巢湖风浪特征及泥沙运动对口门航道淤积的影响进行研究。着重分析巢湖湖区的风浪特性及白石天河口门与马尾河航道风速与波高的响应关系、有效波高与底部剪切应力的响应关系,并探讨与分析波浪湖流作用下巢湖泥沙输移对湖区口门航道的影响。结果表明,巢湖波浪特性与其风况条件密切相关,其近岸泥沙主要以“波浪掀沙、水流输沙”的形式运动,将对巢湖口门航道的淤积产生直接影响。     

基于ECMWF再分析数据的孟加拉湾风浪特征分析

孟加拉湾是21世纪海上丝绸之路的重要海区,系统性的分析该海域的风浪特征有利于推动孟加拉湾海上工程的开展和实施。文章利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)中历史再分析数据,统计分析了多年孟加拉湾波浪场、海表面风场的特征以及海湾内3个代表性港口的风浪特征,主要内容包括波浪场、海表面风场的季度特征,3个港口的季度风浪特征等方面。分析表明:孟加拉湾的波浪条件具有季节性变化特征,且在西南季风的影响下有效波高的平均值大于在东北季风影响下的有效波高的平均值;受岛链的掩护作用安达曼海沿海有效波高平均值0.8 m左右,小于孟加拉湾东部沿海有效波高平均值;风速季度性变化特征明显,第三季度为季风期大于其他季度平均风速;海湾内中低纬度(5°N～15°N)处的平均风速大于中高纬度和赤道附近的平均风速。     

谱方程模型在设计波要素计算中的应用

为分析谱方程模型在设计波要素计算中的适用性,以长江口口内水域的设计波要素推算为例,首先利用海图数据及长江口河口段地形数据构建波浪数学模型(MIKE21-SW模块),并验证了寒潮期间南槽东测站的风浪过程。然后对长江口附近气象站风速资料进行分析,确定计算水域的设计风速。最后在验证模型适用性的基础上,计算得到特定水域的设计波浪要素。     

辽东湾西北部波浪特性及其对港区泊稳条件的影响分析

基于辽东湾西北部2016年7月至2017年6月1 a的风和波浪观测数据,分析风浪特征,统计分析风和浪的年和季节变化规律,对波高与周期的分布特征进行分析,分析了大风浪时风速与波浪的相关性。受地形影响主要浪向是偏S向,强浪向为偏SE向,秋季和冬季偏E向的波浪所占频率有所增大。年常风向为SW向,强风向为SW向,春夏季节的常风向为SSW向,秋冬季节的常风向为NNW向,秋季风速大于10 m/s的频率最多。在大浪发生期间,波高和风速有较高的相关性。对辽东湾西北部的绥中港区来说,主要受SE-S-SW向波浪的影响,而这几个方向的波浪频率超过了60%,致使现场围堰破坏和港内泊稳条件较差,因此工程上宜采取延长已有的外海堤、修建临时堤和对波能集中处采用局部开孔沉箱布置等措施来有效改善泊稳条件,减少损失作业天数,提高泊稳条件。     

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。     

SWAN在台湾海峡台风浪场数值模拟中的应用研究

简要介绍了波浪模式的发展及应用较为广泛的几种第三代能量谱海浪模式的特点。为了研究台湾海峡台风浪场的分布特征,以0903号"莲花"台风为例,选取第三代能量谱海浪模式SWAN,充分考虑底摩擦、风、白浪破碎、波波非线性相互作用、波浪浅化效应等物理过程,模拟了该海域的台风浪场的分布特征。将模拟结果与实测波浪、风资料对比分析,结果表明风速、有效波高计算值与实际值符合性较好,SWAN模式在海域的适应性良好。     

SWAN风浪成长模型在近海设计波浪要素推算中的应用

根据黄、渤海区20 a中最大风速对应的风场过程,利用SWAN模型模拟风浪的成长过程,利用针对模型推算所得的烟台芝罘岛附近海域的系列波浪要素,进行P-III型曲线的拟合分析,得到不同重现期条件下的特征波浪要素。模型计算过程中,只需对美国NCEP和欧洲ECMWF风场后报资料进行简单校正,据此通过SWAN模型推算的特征波浪要素值就可与根据芝罘岛海洋环境监测站现场观测资料推断的波浪要素值基本一致。     

基于“山竹”台风的波浪数值模拟

研究台风风场结构中Holland B参数对台风浪模拟结果的影响。采用ERA-5背景风场与Holland经验风场叠加构成的台风输入风场,利用MIKE21 SW波浪数学模型进行南海大范围台风浪数值模拟;结合1822号"山竹"台风期间的实测风浪数据,研究Holland B参数对台风风场构造的影响机理,对四种常用Holland B参数计算公式的各个模拟值进行验证,并对其进行对比分析。结果表明:四个Holland B参数公式计算得到的风速和有效波高模拟值均与实测值有较好一致性,B_1参数公式的计算结果与实测值吻合最好;不同Holland B参数对风向和平均波向基本不产生影响,其模型模拟值与实测值吻合度较高;通过台风场与波浪场的空间分布对比分析,为沿海地区台风期间防灾减灾提供参考建议。     

波浪冲击作用下海洋结构物的动力响应

通过对海洋结构物在波浪冲击作用下动力响应的试验研究,分析了波浪冲击作用下结构物最大动力响应及出现的时间。基于Fourier变换的频谱分析,得到了波浪冲击荷载作用下平台结构的水平和竖向振动特性。当入射波频率接近平台水平固有频率时,在水平方向会产生共振。结构物模型竖向刚度较大,试验中竖向不发生共振。     

规则波作用下斜坡堤越浪量的数值模拟

台风过境产生极端波浪造成斜坡式海堤越浪,现有计算越浪量的经验公式都存在适用性的问题.为探求台风天气下舟山区域斜坡堤越浪量计算公式,基于VOF方法,对Navier-Stokes方程和k-ε方程进行求解,建立速度边界造波和阻尼消波的数值波浪水槽.在水槽中建立斜坡堤模型,通过改变影响越浪量的相关因素,模拟台风浪条件下规则波作...