基于SPH方法的明基床开孔沉箱数值模拟研究

基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,结合域着色(CDP)技术,建立了二维数值水槽。利用数值水槽对典型工况下规则波与明基床上开孔沉箱的相互作用进行数值模拟。对比分析文章CDP-SPH方法与VOF方法计算结果以及实验数据,结果显示文章模型与实验值更加吻合,表明SPH方法在解决大变形自由面问题上具有一定优势。随后,将数值水槽用于模拟多种工况下波浪与明基床开孔沉箱的相互作用,分析了相对基床高度和相对消浪室宽度对明基床上开孔沉箱反射系数的影响。最后,将计算得到的反射系数与实验所得经验公式进行比较,数值模拟结果与实验结果吻合良好。文章采用改进的CDP-SPH方法,大大降低了SPH方法用于计算开孔沉箱的计算量,为开孔沉箱的数值模拟提供了新的手段。     

直立墙上不规则波波浪力试验和统计分析

为确定波谷作用下波浪荷载的概率分布和统计参数,进行了不规则波浪对直立墙作用的室内试验,并对测得的波浪力进行统计分析;通过长期波浪最大荷载与短期波浪荷载的统计关系,得到50 a设计基准期内波浪荷载的概率分布和统计参数。研究结果表明,波谷作用下短期波浪荷载服从Weibull分布,50 a设计基准期内最大波浪荷载服从极值I型分布。     

基于WEB GIS水动力数值模拟可视化技术应用*

嵌入水动力模型的海洋地理信息系统是GIS应用的高级阶段,以图形图像直观展示数值模拟计算结果是分析海洋环境水动力特征及变化的重要手段。基于WEB GIS应用平台,在耦合水动力数学模型的基础上,应用Java 2D图形处理技术和ArcGIS JavaScript API实现数值模拟结果图件的动态生成、智能绘制及与地形图的叠加显示。     

波浪作用下考虑桩土相互作用的桩柱响应*

以一离岸深水桩柱为例,依据JTJ 2132—1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,对桩柱进行有限元离散。在海洋深水环境条件下考虑流固耦合效应,计算了在海洋极端规则波以及不规则波条件下桩柱的运动响应;为了进一步研究分析泥面以下土体对桩柱运动响应的影响,对比分析了在考虑桩土耦合相互作用下桩柱的响应与基岩面固结解下的响应;考虑到海洋地基为两相饱和土介质,对比了在不同简化阻抗处理下的运动响应结果。结果表明,桩土耦合相互作用对于波浪尤其是不规则波作用下的桩柱响应有很大影响,简化阻抗下的运动响应相比两相饱和地基阻抗处理论误差在10%左右,考虑桩土耦合效应对于工程设计具有指导意义和实用价值。     

深水破碎波周期变化的试验研究*

海洋中波浪周期的表达及准确预测一直是个难题,对于周期推算过程中的影响因素目前缺少系统的研究。根据室内试验,重点分析深水极限波浪传播及破碎过程各特征周期的演化规律。在实验室二维水槽中,基于相速度聚焦方法生成深水聚焦波和破碎波,并通过逐渐增加聚焦波幅使波浪破碎强度增大。由实测的波面序列统计计算跨零点周期和谱平均周期,结果表明,谱平均周期在传播过程中很稳定;波浪聚焦未破碎时聚焦区域前后周期变化率小于1%;波浪破碎后周期明显增大,且增量T随实测波陡（破碎强度）增大而增大;从稳定性和波浪非线性机理的角度分析T0,2的变化规律最能体现深水极限破碎波浪周期的演化特征。     

高阶谱数值方法及其应用

高阶谱方法是一种快速模拟波浪运动的有效方法,它基于小波陡对速度势展开,通过快速Fourier变换解决了自由面波动问题.文中基于高阶谱方法,建立了模拟波浪运动的数值模型,通过与Stokes波理论值比较,验证了方法的合理性;并应用于波浪的色散聚集和Stokes波不稳定性研究,通过与其它结论的比较,验证了结果的正确性.     

离岸深水港码头系泊船舶运动量研究

系泊船舶运动量的大小既影响码头作业效率,又影响到码头结构等设施的安全.通过理论分析结合系统的物理模型试验,提出了较以往计算公式适用范围更广、计算更准确的多参数系泊船舶运动量半经验半理论计算公式,通过相关性分析,验证了公式的计算准确性,为广大港口科研、设计及管理人员提供了更为有效的运动量计算方法,为提高我国离岸深水港码头系泊船舶装卸效率及安全提供了技术支撑.     

破碎波对随机波统计特性影响的实验研究(英文)

The influence of wave breaking on wave statistics for finite-depth random wave trains is investigated experimentally. This paper is to investigate the influence of wave breaking and water depth on the wave statistics for random waves on water of finite depth. Greater attention is paid to changes in wave statistics due to wave breaking in random wave trains. The results show skewness of surface elevations is independent of wave breaking and kurtosis is suppressed by wave breaking. Finally, the exceedance probabilities for wave heights are also investigated.     

新村潟湖水体交换能力数值模拟研究

基于MIKE21模型,文章建立了新村潟湖及附近海域的水动力数值模型,并将水动力模块与输运模块、粒子追踪模块耦合,模拟了新村潟湖在4种不同潮汐过程作用下的水体交换情况,并通过水体自净速率、水体半交换时间、水体停留时间三种指标,对新村潟湖的水体交换能力进行了分析。结果表明:由不同潮汐过程作用下潟湖自净速率和内部剩余保守物质总量的变化,可见潮差值与潮差历时变化对该区域整体水体交换能力影响较大,同时不同时间段潟湖水体交换能力具有较大差别,整体来看冬夏季水体交换能力更强;潟湖水体交换能力在空间上差异明显,大致可分为两个不同分区,大体上距离口门愈近,潟湖水体交换速率愈快,但潟湖复杂的海岸边界和地形使得水动力条件变得复杂,部分距离口门较近的区域反而具有较弱的水体交换能力,如在潟湖中部的北岸和南岸,水体交换能力便弱于中部其他区域。总体而言,受潮汐、潟湖自身地形和海岸边界的影响,新村潟湖水体交换能力在时间和空间上均呈现出较大不同。     

大潮差条件下浮式防波堤锚泊线组合形式的试验研究*

通过物理模型试验研究了在大潮差条件下不同锚泊线组合形式对浮箱式防波堤运动响应和锚链拉力特性的影 响。其中,锚泊系统布置形式采用平行型,组合形式有链+重块、链+重链、链+钢丝绳和链+尼龙绳4种。探讨了不同组合 形式的锚泊系统在大潮差条件下的优劣,给出一种比较适合大潮差的锚泊线组合形式,为实际工程提供参考。