两浮体在波浪中二阶漂移力的三维方法研究

基于三维频域线性理论采用近场方法研究波浪中两浮体之间二阶漂移力（矩）的相互干扰,建立了两船相隔一定间距在波浪中运动的二阶漂移力（矩）的数学模型。经过数学换算,浮体的二阶漂移力（矩）可用人射速度势和扰动分布源简单表示。通过对固结的两船在横浪中的二阶横向漂移力及首摇漂移力矩的计算,得出结论与试验结果作比较,两者吻合度较好。     

利用极限质心高度的半潜船装载能力分析

结合某半潜船空载静水力数据和液舱的相关数据提出一种半潜船质心高度计算方法,然后根据半潜船的稳性变化曲线得到其稳性随吃水变化的控制点,通过对比半潜船的质心高度与极限质心高度来确定其装载大型沉箱及异形型沉箱的施工可行性,可进一步形成具有查询、计算功能的数据库为施工人员决策提供参考。     

Effects of wave directionality and choice of wave spectrum on the extreme response of a deep water jacket

Wave-induced load effects in an idealized deep water jacket are considered. The structure is selected more to examine the worst effects of wave-induced uncertainties than to represent a realistic North Sea installation. The largest natural period is about 5 9 s and the structural response is significantly affected by dynamics. The structural system is linearized and response extremes are predicted by means of a stochastic, dynamic long term response analysis. A realistic modelling of ocean waves for long term response calculations is outlined. Various possibilities concerning the choice of wave spectrum are included and the corresponding effects on the predicted extremes are demonstrated. A sensitivity study is carried out both for the quasi-static response and for the resulting dynamic response. Finally, the effects of accounting for wave directionality are indicated. This includes both the introduction of a varying main wave direction and the modelling of the shortcrestedness for a given sea state.     

结构流固耦合波浪动力响应的一阶预估校正法

文章基于流固耦合Morison公式和直接积分法,将待求解时刻的结构速度在上步速度处展开为Taylor级数并取至一阶精度,由此可以通过上步速度及加速度预估结构的下一步速度,从而实现对Morison波浪力的校正,避免了时间步长内的反复迭代。以Wilson-θ法为例,给出了多自由度结构在波浪作用下考虑流固耦合时动力响应的积分格式。算例分析表明,与不考虑流固耦合效应的结果相比,预估校正法计算的结构瞬态响应变小,特别是加速度和速度响应的减小更为明显,而稳态响应则逐渐趋于一致。     

局部气垫双体船波浪谱反演方法研究

为了使局部气垫双体船在航行过程中能时刻感知海况来调节气垫气流量,分析对比了从海浪波高信号反推出海浪谱的4种方法,从而为选取出气垫控制系统内反演波浪谱提供最优控制算法。通过已知海浪谱的波浪,将反演出的海浪谱与已知谱对比,寻找出最优算法。最终表明Welch法的结果较理想,可达到工程应用精度。     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。     

高桩码头设计中波浪力计算方法的探讨

透空式高桩码头上部结构与波浪相互作用的问题非常复杂,现行规范找不到计算依据。在无规范依据情况下, 高桩码头设计时一般采用《海港码头结构设计手册》中进行波对码头上部结构作用力公式进行计算。根据设计手册相关 公式,提出了采用AutoCAD制图软件绘制理论波面的图形计算方法。并通过在AutoCAD中调整波面与码头结构断面相对位 置,分工况计算了某工程实例,供工程设计时参考。     

中长周期波下防波堤导航灯基础波浪力计算方法

作为防波堤导航灯的基础,其所处位置一般为整个码头工程中波浪条件最为恶劣的区域,而导航灯基础又兼具防浪墙及独立墩柱的双重特性,因此其波浪力的计算较为复杂。基于实际工程项目,通过中外不同规范、手册对防波堤导航灯基础波浪力计算方法进行对比分析,并结合物模试验结果,提出在中长周期波作用下,为保证导航灯基础的稳定并留有一定富余,建议其波浪力采用Morison公式进行计算,同时需采用Martin公式对波浪力计算结果进行复核。分析成果可为类似项目及国内规范修订提供参考。     

桩群绕流阻力物理模型试验测量技术研究

由于压强差的存在和桩群表面的摩擦力,水流流过桩群时将产生绕流阻力。对于单根桩的复杂水流条件下绕流阻力的理论分析尚待进一步研究,桩群的阻力计算更显复杂,限于理论计算桩群绕流阻力的复杂程度,桩群水流阻力数值模拟和物理模拟技术仍处在概化模拟阶段。为了通过实测数据辅助研究桩群阻力概化方法,依托物理模型技术、传感器发展水平、软硬件系统集成技术而提出一整套对桩群阻力测量技术的解决方案,并分析了测量结果的合理性。     

柔性立管阻力特性试验数据处理技术

本文提出3种数据处理方法分析均匀来流中柔性立管的初始阻力特性。首先通过分析柔性立管在均匀来流中的变形及振动情况,分离出立管流向的初始变形对应的弯曲应变。根据复杂梁的弯曲变形理论,建立起弯曲应变与平均阻力之间的微分方程。随后,针对试验中获取的立管轴向力及立管表面弯曲应变,提出计算平均阻力的数据处理方法,并进行算例验证与分析。最终使用提出的数据处理方法分析试验数据,得到立管表面各截面处的阻力分布。     

有波浪力重力式码头稳定性可靠指标的简化计算

研究了有波浪力情况下重力式码头的抗滑、抗倾稳定性抗力和荷载效应的统计特征,提出了抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算公式,根据10个方块码头和46个沉箱码头的JC法可靠指标计算结果确定了简化计算公式和简化设计公式的参数。研究表明,波浪力占总荷载效应的比例对可靠指标的计算结果影响很大;对于同种类型的重力式码头,在相同的墙后填料情况下,抗滑、抗倾稳定性计算中抗力和荷载效应的均值系数和变异系数可视为常数;采用简化公式计算的重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标与JC法的计算结果非常接近。     

超小水线面单体船波浪载荷确定方法探讨

通过分析波浪和船体的相对位置,利用微段载荷求和的方法计算静波浪载荷,提出超小水线面单体船的波浪载荷计算方法,实例计算表明在静水平衡状态的基础上,可以有效地计算其静波浪载荷,为超小水线面单体船的研究提供参考。     

散货船配载仪中CSR剪力修正计算

各船级社规定散货船配载仪要具有CSR剪力修正功能。国际船级社协会最新发布的《散货船油船协调版共同结构规范》于2015年7月1日生效,其中CSR剪力修正计算方法有所改变,为满足新规范的要求,采用"斜率修正法"计算舱室前后舱壁处的CSR剪力修正,根据货舱的装货高度及货物密度判断相邻2个舱室是否为"非均匀装载"载况,包括完整工况和单舱破损工况。采用"剪力修正分布系数二次修正法"确定舱室前后舱壁处剪力修正分布系数,舱室其他位置采用线性插值法计算剪力修正分布系数。以56 000 DWT散货船"太行128"及64 000 DWT"SPRING COSMOS"为例,开发配载仪程序,计算"重压载出港工况"及"1、3、5舱室隔舱装载工况"的CSR剪力修正值,和船舶设计软件NAPA计算值相比,相对误差在0.2%以下,证明所述方法的正确性,具有一定的工程实用价值。     

散货船配载仪中 CSR剪力修正计算

各船级社规定散货船配载仪要具有 CSR剪力修正功能。国际船级社协会最新发布的《散货船油船协调版共同结构规范》于2015年7月1日生效,其中 CSR剪力修正计算方法有所改变,为满足新规范的要求,采用“斜率修正法”计算舱室前后舱壁处的 CSR剪力修正,根据货舱的装货高度及货物密度判断相邻2个舱室是否为“非均匀装载”载况,包括完整工况和单舱破损工况。采用“剪力修正分布系数二次修正法”确定舱室前后舱壁处剪力修正分布系数,舱室其他位置采用线性插值法计算剪力修正分布系数。以56000 DWT散货船“太行128”及64000 DWT“SPRING COSMOS”为例,开发配载仪程序,计算“重压载出港工况”及“1、3、5舱室隔舱装载工况”的 CSR剪力修正值,和船舶设计软件 NAPA计算值相比,相对误差在0.2%以下,证明所述方法的正确性,具有一定的工程实用价值。     

桩柱最大水平波浪力的一种新计算方法

从Morison方程出发,对其进行适当变形、推演,最终得到一种可直接计算近海平台支撑物所受最大水平波浪力的计算方法。通过实例计算,得出不同情况下最大水平波浪力。将该计算结果与经典计算法所得结果进行对比,在实际情况下,该算法与经典算法所得结果相近。在工程项目初始阶段,可使用该方法进行综合估算。     

半潜式平台全寿命期极值载荷的确定

基于三维势流理论和Morison方程对一半潜平台生存工况下4种特征波浪载荷进行了预报,研究了平台湿表面网格尺寸与计算时间的关系,并考查了平台杆件对波浪载荷的影响.研究了不同海况资料对长期预报结果的影响,以及浪向和海况对波浪载荷长期极值分布的影响.通过短期结果、长期结果以及简化公式计算结果的对比,发现南海特征严重海况的短期最可能极值与长期预报中10-8超越概率下的结果相当,而简化公式结果在量级上与前两者保持一致.研究结果对平台结构在恶劣海况中的极值设计载荷的确定具有指导意义.     

境外人工岛护岸挡墙波浪力计算方法实践应用

挡墙是斜坡式护岸的重要组成部分,用来减少波浪对后方回填陆域的影响。作为挡墙稳定性的决定因素,波浪力的计算一直是实际工程中研究和探讨的热点。以东南亚某大型人工岛工程斜坡式护岸为例,分析国际规范Coastal Engineering Manual和The Rock Manual提出的3种被广泛应用的挡墙波浪力计算方法,以及最新研究的采用越浪量计算挡墙波浪力的方法,对比这4种方法的计算结果、特点和适用范围,并对比分析本工程二维模型试验结果和以上4种方法的计算结果。结果表明,Pedersen公式与实测结果一致性较好,可供类似工程参考。     

齿型构件混合堤正交丁坝水流力数值模拟

为研究长江南京以下12.5 m深水航道整治工程齿型构件混合堤正交丁坝水流力特性,采用RNG k-ε湍流模型,建立了三维水动力数学模型。通过实测流速、水位以及构件水流力数据进行模型验证,验证结果良好。利用该数学模型对齿型构件混合堤正交丁坝水流力随流速、水深与坝长的变化规律展开研究,对齿型构件混合堤正交丁坝水流力轴线分布规律进行探讨。     

基于浮体Morison方程的半潜式超大型浮式结构波浪力简化计算方法

研究了半潜式超大型浮式结构中移动式海上基地（MOB）在高海况随机波作用下波浪力的简化计算方法。文中基于修正后的浮体Morison方程,经理论推导得出了MOB结构波浪力的计算公式。以MOB结构“三模块模型”为例,研究其在6级海况条件下基于Bretschneider谱模拟的随机不规则波中浪向角变化在0°~90°范围内,各模块的波浪力-历时规律,将本文简化算法的计算结果统计值与势流理论的结果相互对比,并对二者进行误差分析。结果表明：运用本文简化算法得到的MOB波浪力统计结果与势流理论的结果吻合程度高,且二者之间的相对误差在工程允许的范围之内,可充分验证本文方法的正确性、合理性与可行性。本文算法相比于势流理论而言更加简单,建议在结构初步设计阶段运用该方法可高效地评估大量不同工况下MOB结构的波浪荷载,研究成果可为半潜式超大型浮式结构动力响应研究奠定基础。