港口非线性波浪的实验研究

进行了港口非线性波浪对方箱形船体作用的三维实验研究,给出了在不同入射波条件下无因次点压力在船体表面上的分布,分析了压力随周期和波高的变化规律。结果表明:压力幅值在波浪周期较大时,出现一阶压力减小,高阶压力增大的强非线性现象,甚至还出现了二阶压力大于一阶压力的情况。在港口工程和大型浮体设计中对长周期波浪应注意考虑波浪的非线性特征。     

一种新的既有受弯构件时变可靠度计算方法

建立矩形截面既有受弯钢筋混凝土结构强度时变计算模型。在同时考虑混凝土损伤和钢筋损伤及材料强度随时间劣化的情况下,结合规范中的设计计算公式,研究矩形截面既有受弯钢筋混凝土结构强度时变计算模型,并给出其时变抗力计算简化公式和时变可靠度指标。结合工程实例进行计算分析,计算结果验证了本方法的正确性和科学性,与现行可靠性鉴定标准的结果相吻合,提供了连续式评级方法。时变可靠度计算方法,易于工程技术人员掌握,计算快捷、准确,为健康诊断的研究提供基础。     

港口工程钢筋混凝土结构性能退化模型研究

根据应力和氯离子共同作用下港口工程混凝土结构的性能退化机理,确定了描述结构性能退化的参数:以承载力描述结构安全性退化,以刚度和纵向裂缝描述结构适用性退化。考虑了应力大小、持续时间和氯离子对结构性能的综合影响,提出了港口工程钢筋混凝土结构钢筋锈蚀率计算模型。以钢筋锈蚀率为表征参数,通过理论分析和室内试验,建立了港工钢筋混凝土结构承裁力衰减模型、纵向裂缝开展模型和刚度退化模型。     

基于双层Boussinesq方程的聚焦波数值模型

基于高精度双层Boussinesq方程,建立了聚焦波的时域波浪数值水槽。时间积分采用混合4阶Adams-BashforthMoulton预报-校正格式,聚焦波生成则采用累加不同频率规则波的内部造波源项法。针对Baldock等的聚焦波试验进行数值计算,计算结果与试验数据吻合较好。利用验证后模型进一步考察了非线性对数值计算聚焦波的影响,其中考虑了强非线性、弱非线性以及线性3种情况,结果表明非线性对精确模拟聚焦波至关重要,强非线性模型给出的结果最好,弱非线性次之,线性最差。     

大连海上机场人工岛护岸结构整体波浪物理模型试验研究

采用JONSWAP谱,以不同波浪入射方向对大连海上机场人工岛护岸结构进行了整体波浪物理模型试验。试验表明,对于设计给出的斜坡护岸形式,在极端高水位、波浪重现期为100 a和200 a的情况下,布置于东侧、北侧和西侧护岸护底块石、胸墙、扭王字块分别为3、5、7 t时均能够保持稳定。这一试验结果为人工岛护岸结构的优化提供了科学依据。     

铁路隧道火灾事故及其规模研究综述

铁路隧道火灾规模是隧道火灾防治的关键问题。通过对国内外铁路隧道火灾事故及列车火灾规模大小的统计,分析了铁路隧道火灾事故发生的原因和产生的后果,提出了减少铁路隧道火灾事故的相关建议。总结了影响铁路隧道内列车火灾规模大小的因素,建议列车材质采用难燃材料、设计合理的防灾通风速度、尽可能减少列车门窗的开启数量等措施来降低隧道内列车火灾规模。在此基础上,结合我国铁路客车的特点及国外相关研究结果,建议在铁路隧道和隧道群火灾后果评估中,可采用15 MW的稳定热源作为参考。     

双层Boussinesq水波方程

从Laplace方程出发,推导了一组适应于波浪在非平整地形上传播的双层Boussinesq水波方程,方程以双层水深积分平均速度表达且具有二阶全非线性特征。通过在动量方程中引入高阶色散项和非线性项进一步提高了方程的色散性和非线性性能。常水深情况下,分析了方程的色散关系和二阶波幅传递函数,并与Stokes解析解进行了比较。结果表明,在0.3%误差下方程可适用水深达kh≈6,在此水深范围内二阶波幅传递函数误差在10%以内。在非交错网格下,建立了基于有限差分方法和混合4阶Adams-Bashforth-Moulton时间积分格式的一维数值模型,模拟了波浪在潜堤上的传播变形,并与实验结果进行了对比,吻合程度较好。     

桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析

开发了对浮式平台系统进行耦合动态分析的全时域程序。采用二阶时域方法计算水动力荷载,在此方法中,对物面边界条件和自由水面边界条件进行泰勒级数展开,利用Stokes摄动展开分别建立相应的一阶、二阶边值问题,而且此边值问题的计算域不随时间变化。采用高阶边界元方法计算每一时刻流场中的速度势,利用四阶预报校正法对二阶自由水面边界条件进行数值积分。在自由表面加入一个人工阻尼层来避免波浪的反射。对于系泊缆索/立管/张力腿的动力分析,在一个总体坐标系中对控制方程进行描述,采用基于细长杆理论的有限元方法进行求解。在耦合动态分析中,采用Newmark方法对平台和系泊缆索/立管/张力腿的运动方程同时进行求解。利用开发的耦合分析程序对一个桁架式Spar平台的运动响应进行了数值模拟,给出了平台的位移和系泊缆索/立管上端点的张力,并得到了一些重要结论。     

瓯江口波流耦合作用下二维流场数值模拟研究

基于MIKE21 SW海浪模式,建立非结构网格下的瓯江口二维、双向波流耦合数学模型,对该海区波流共同存在下的二维流场进行了数值模拟,计算结果与实测数据吻合良好,且优于未耦合的结果,比较分析表明：考虑潮流作用大大改善了波高和周期的计算结果,使之更接近观测结果;波浪对潮位的影响较小,对流速的影响较大,其中落潮憩息时刻,波浪对流速的影响最大.     

二、三维耦合水动力模型研究I:模型的建立

利用基于非结构网格的有限体积法分别建立了二维和三维水动力模型。在实际工程应用中,二维模型一般用于模拟浅水自由表面流动,而三维模型在水流参数垂向结构变化较大时适用性更强。结合两者的特点,建立了二、三维耦合水动力模型。首先通过2个经典的算例来分别验证二维和三维水动力模型的精度和可靠性,最后通过一个潮流在斜坡地形上的传播实验来比较研究二、三维耦合水动力模型的实用性。结果表明,耦合模型在保证计算精度的同时,可有效提高工作效率。