考虑近岛礁复杂海底地形的浮式平台水动力性能分析

基于可以考虑复杂海底地形对波浪传播变形影响的水波模型和可以考虑波浪与浮式结构物相互作用的RANKINE源法,建立近岛礁浮体水动力性能直接分析耦合模型,给出详细的理论推导及数值求解方法,并编制了相关的计算程序THAFTS-BR。首先以均匀水深下百米级浮式平台为研究对象,通过与THAFTS和AQWA等商业软件的计算结果进行对比分析,初步验证了THAFTS-BR程序的正确性和可靠性。随后基于模型试验和前面建立直接分析耦合模型,对比分析了考虑近岛礁海底地形后该浮式平台的运动及载荷响应特性,给出了一些重要结论,为后续布置于岛礁附近的浮式结构物动响应分析、设计与建造等提供了参考依据。     

复杂礁盘地形对防波堤堤脚稳定性影响试验研究

针对礁盘地形上波浪运动形态的复杂性及相关防波堤工程设计中的结构稳定性问题,对礁盘地形附近某工程及相关海域的海床地形进行模拟,并通过波浪整体物理模型试验验证工程区防波堤堤脚的稳定性情况。试验结果表明:礁盘地形上堤脚块石稳定重力若按规范计算偏危险。研究结合试验现象及结果对堤脚进行优化,提出礁盘地形上防波堤堤脚开槽的优化方案。     

直立式码头越浪量及排水系统试验研究

通过断面及整体物理模型试验,分别研究直立式码头的越浪量和排水系统,并对有效波高、越浪量和排水系统进行对比分析,结果表明断面模型试验具有局限性,其测量结果普遍偏大,整体模型试验结果更贴近实际情况。根据整体模型试验测量结果,分析相对护轮坎顶超高及波浪入射方向对越浪量的影响,以及排水系统对越浪的控制,提出排水系统的优化方案,为工程设计提供参考。     

侵蚀岸段海堤破坏机理及修复方案*

侵蚀岸段通常是海堤破损最为频繁、严重的区段,随着极端气候条件增多及人类活动的影响,海岸侵蚀问题加剧,对海堤及后方陆域安全造成较大威胁,现有修复手段大多无法从根本上解决侵蚀型海堤的破坏问题。结合因岸滩侵蚀引起的滨海县振东闸以北段海堤破坏案例,通过现场调研、波浪物理模型试验、理论计算等手段,分析岸滩侵蚀对海堤安全影响的机理,探讨侵蚀岸段海堤修复措施,提出管桩顺坝透射系数、海堤稳定性计算方法。研究认为侵蚀岸段海堤破坏的主要原因是水深增大引起的波浪动力增强,导致在日常条件下护底、护面侵蚀及极端条件下结构失稳。据此提出保滩、加固相结合的侵蚀型岸段海堤修复方案。经波浪物理试验验证,该方案合理、可行。     

弧形防浪墙的模型试验

通过物理模型试验,测量不同底高程条件下防浪墙顶部的越浪量、迎浪面及底面上的波浪压强和防浪墙的整体稳定性。对测量数据进行分析后的结果表明:在相同的波浪要素和水位条件下,防浪墙底面高程的差别将直接影响到迎浪面和底面上波浪压强的大小以及防浪墙的整体稳定性等。最后,根据模型试验结果,给出有助于弧形防浪墙设计的一些建议。     

不同形式护面块对斜坡式防波堤波浪爬高的影响

我国现行的几种规范关于波浪爬高的计算存在着诸多不足,特别是在长波条件下,提供的经验公式的适用条件比较局限,甚至未考虑长波因素,故其计算值与实际结果偏差很大,造成安全隐患。通过系列断面物理模型试验,研究斜坡堤上不同护面形式对不规则波浪爬高的影响规律,提出相关系数和经验计算公式,为水面开阔地区迎水面护面设计提供理论参考。     

基于OpenFOAM的港内波场数值模拟研究*

掌握港内的波高分布特征对港口布局建设意义重大，物理模型制模成本较高、过程较为复杂，相关的数值模拟大多仅考虑了由防波堤口门传播进来的波浪影响，而忽略了越浪作用。针对这些局限性，基于开源软件OpenFOAM，建立环抱形直立式防波堤的三维数值波浪水池，将越浪与不越浪情况下的数值计算结果和物理模型试验结果进行比较，验证数值模型的准确性。结果表明：该模型能够较好地模拟堤顶越浪过程及港内波高分布情况，可用于优化港口布局的进一步研究。     

不同护面形式对潜堤透射系数的影响

针对实际工程中广泛应用的潜堤结构,采用物理模型试验的方法,对不规则波作用下不同护面形式对潜堤透射系数的影响进行了研究,讨论相对堤顶水深、相对堤顶宽度、深水波陡对潜堤透射系数的影响以及不同护面块体对消浪特性的影响。在前人研究成果的基础上,提出了改进的经验计算公式,为潜堤的工程设计提供理论参考。     

抛石堤相对块体尺寸对透浪效果的影响

针对工程中应用较广的透水抛石堤结构,通过一系列断面模型试验方法,研究了抛石堤块体尺寸D与静水面堤宽Bswl之比与无因次波陡H/(gT～2)之间的关系。在前人研究成果基础上提出了改进的透浪系数计算公式。试验及分析结果表明,该公式能较好地计算规则波作用下抛石堤堤后透浪系数,可为相关工程设计提供参考。     

波浪与潮汐耦合模拟技术研究

波浪与潮汐耦合模拟技术相关研究,可为沿海防灾体系建设、灾害评估、预警及应对等提供技术支撑,对预防和减轻沿海台风暴潮和台风浪灾害具有重要的意义。回顾风暴潮和波浪物理模型试验的研究成果,分析波浪与潮汐耦合模拟的最新研究进展和发展趋势,通过将连续的风暴潮水位变化过程与加密离散后的波浪过程进行叠加,用造波机和生潮设备连续生潮造波的方法,在水槽中实现了潮位和波浪的同步变化,从而在实验室中实现波浪与潮汐的耦合模拟,并将之应用于模拟实例。