台风“鲇鱼”作用下南海波浪场的数值模拟研究

运用第三代海浪模式WAVEWATCHⅢ,以台风模型风场与美国NCEP风场的合成风场为驱动风场,模拟西北太平洋在台风"鲇鱼"期间的波浪变化情况。在运用卫星高度计波高资料对预报模型进行验证的基础上经进一步分析认为,台风"鲇鱼"产生的波浪在北部湾以风浪为主,涌浪较少,而在北部湾以外的南海产生的波浪以涌浪为主,涌浪波高可达3~6 m,周期为12~16 s。在台风"鲇鱼"由东向变为向北行进过程中,在南海产生的涌浪也由东向逐渐变为东北向。     

水库滑坡涌浪的数值模拟

水库沿岸边坡失稳可能引发涌浪,威胁下游大坝安全。文章依据经典的Scott Russell’s wave generator实验,基于流体计算软件FLUENT提出了刚性滑块垂直入水的计算模型,并对流场的近、远场特征进行了分析。该计算模型以不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程和自由面追踪的VOF方法为基础,采用重整化群k-ε湍流模型,借助FLUENT软件中的动网格技术和UDF功能,定义滑块在水中的运动,从而实现水库滑坡涌浪的数值模拟。计算结果表明:滑块下落过程中,形成了反向的卷入波,随即涡流形成并伴随着生成孤立波。数值模拟的流场近、远场特征与解析解、实验结果基本吻合。因此模型可用于模拟岩石块体入水等问题。     

基于二维海浪谱的风涌浪分离方法研究*

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。二者的成长、消衰、传播和破坏机制各不相同,实现风涌浪分离对海洋研究和工程应用具有重要意义。基于斯里兰卡汉班托塔海域的实测数据,讨论了传统波龄法中波龄阈值的选取问题,并对汉班托塔海域的海浪特征进行分析,最后利用波龄法对新提出的不依赖风速风向信息的超射法进行了研究。结果表明,波龄阈值取1.7时最为合理。汉班托塔海域为外海涌浪主导。超射法对外海涌浪的识别结果与波龄法一致,而对高频位置的风浪和局地涌浪给出了不同的结果,这主要是由海浪物理特性的改变慢于风速风向的变化引起。     

基于性能需求的中长周期涌浪条件下岛式防波堤平面布置

港口是以性能需求为最终目标导向的特殊工程主体,保障港口安全与性能需求的防波堤在港口平面布置中占有重要地位。基于巴基斯坦某电厂港口项目,在中长周期涌浪条件下,通过电厂燃煤补给及消耗模型确定港区性能需求,利用数值模拟分析,建立波高、周期与船舶运动量的关系,并将其作为岛式防波堤防护效果的重要标准之一,从而合理确定岛式防波堤平面布置方案。结果表明,方案2为最终设计方案,可满足年作业时间的要求。     

大型滑坡堆积体滑动涌浪对坝址安全性的预测分析

针对古水电站坝址的安全性,预测梅里石1号滑坡在极端工况下失稳引发的涌浪灾害,为此采用能量法和谢德格尔法计算滑坡体最大滑速,选取水科院经验公式法和潘家铮法并根据计算得出的最大滑速进行涌浪爬高计算,根据两种涌浪计算方法的适用性及计算结果,结合滑坡区的工程地质条件进行对比分析,结果表明:滑坡在极端工况下发生滑动引发的涌浪灾害,不会对大坝安全产生威胁。     

长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构优化设计

近年来海外工程中常遇主向浪为周期为15~18 s、波长为130~220 m的涌浪建港海域。针对该类海域波浪周期长、波能大的特点,从施工可行性、经济性以及结构安全性等多方面进行全面分析,综合多个同类波况条件下的防波堤结构设计经验,并通过物理模型试验进行验证优化,总结了该类波浪作用下的斜坡式防波堤结构设计特点。     

海上人员传送技术及维修船运动响应研究

随着众多大型风场陆续建成,海上风场维护问题日益突出。海上风场多选址于强风浅水海域,恶劣的海况导致维修船运动剧烈,维修人员登陆十分困难。目前国外已有研究单位针对海上风场的人员登陆问题开展研究,开发登陆船或登陆系统,旨在确保维修人员安全登陆风机。而我国关于此方面的研究几乎空白。基于此情况,文章对已有登陆系统进行了归纳总结,并通过多体水动力的算例探究登陆风机时维修船的运动规律。通过文中的研究,可以得到结论:(1)有义波高仍是限制登陆系统工作和维修人员登陆的主要因素,其决定了海上维修的有效期窗口,我们国家有必要开发新技术和新系统来保证人员登陆风机。(2)不同波浪谱对维修船运动响应的影响不可忽视,在实际工程中有必要根据海上风场的实际海况,选择合适的双峰谱来预报维修船的运动响应。(3)风机桩基础的存在与否对维修船的耐波性有影响,需要在水动力分析中考虑;但当二者间的相对距离在若干米内时,耐波性受此距离影响不大。     

三峡升船机下闸首涌浪超限改善工程初步研究

受下游引航道往复流影响,三峡升船机下闸首最大水位变率达0.9 m/h,超过0.5 m/s的设计值。文章提出了在下游引航道内设置防浪闸的思路和初步工程方案,利用MIKE21数学模型,对防浪闸阻隔波浪的效果进行了计算,并对方案进行了优化。初步提出了防浪闸与升船机联合运行工艺。结果表明:设置防浪闸后,可使升船机下闸首最大水位变率降至0.45 m/h以下。