高阶呼吸子式畸形波波形的数值研究

畸形波是一种波高极大的罕见波浪,对海洋平台的结构以及工作人员的人身安全具有极大威胁。由于在开阔海域中对畸形波的观测存在困难,通过数值手段对其波形进行研究具有十分重要的意义。四阶非线性薛定谔方程又被称为Dysthe方程,能够更加准确地描述波浪的非线性演化。该文通过数值求解Dysthe方程,研究了三阶非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解(最高至5阶解)的演化过程。提出了四阶离散步长—虚拟波谱法,得到了具有更高守恒精度的数值解。同时,通过坐标变换以及拟合对高阶呼吸子式畸形波的波形进行了深入研究。     

随机波浪中畸形波的数值模拟

文中采用四阶非线性薛定谔方程模拟了二维JONSWAP谱情况下畸形波的生成。分析了深水畸形波的演化过程。探讨了JONSWAP谱参数对峰度和畸形波生成概率的影响。结果表明Benjamin-Feir指数（BFI）是判断波列不稳定调制是否发生的重要参数;峰度值的空间演化曲线和畸形波生成概率曲线趋势一致,峰度值可以预测畸形波生成概率的大小。在随机波浪场中,谱宽较窄和有效波高较小时,畸形波较容易发生。     

基于 mN LS方程的周期波群非线性演化数值模拟研究

论文基于控制深水复波包络演化的修正的四阶非线性薛定谔方程（mNLS）建立模型,利用离散时间步长的虚拟频谱方法（split‐step pseudospectral method）进行求解,模拟了周期波群的非线性演化,对演化过程中复包络幅值、波面位移、谱成分能量以及模态值的变化进行分析。结果表明：该模型可以有效地模拟周期波群的非线性演化。     

波陡对于扭王字块稳定性影响的试验研究

对于护面块体稳定重量的计算,目前最为常用的Hudson公式在计算护面块体稳定重量时,只考虑了波高的影响,没有考虑波陡对于护面块体稳定重量的影响。文章以两种不同重量的扭王字块作为斜坡提的护面块体,考虑3种不同的斜坡堤坡度,采用不同波陡的波浪进行护面块体稳定性的物理模型试验研究。结果表明,波浪的波陡对于护面块体的稳定性具有影响,对于同一重量的扭王字块,护面块体失稳波高随波陡减小和斜坡堤坡度变陡而减小;K_d数随波陡的增大而增大。     

数值模拟孤立波在平直海岸上的传播和爬坡

对文献[1]所建立的非线性浅水方程数值模型进行了改进,采用水位梯度法（SGM,Surface Gradient Method）处理底坡源项以提高计算效率,采用半隐格式处理水底摩擦项以提高模型的稳定性.通过解析解对模型进行验证后,利用改进后的模型,对破碎和非破碎孤立波在平直海岸上的传播、爬坡和回落过程进行了数值模拟研究.数值计算结果同实验数据、解析解以及文献中相关数值结果进行比较和分析,结果表明模型可用于计算孤立波的传播和爬高问题.     

三维数值水池的水波衰减特性分析

为了研究数值水池的波浪衰减特性,本文以N-S方程为控制方程,基于有限体积（Volume of Finite,VOF）法和湍流模型RNG k-ε,通过在流场入口处添加速度的方式,模拟了波浪的生成与传播过程;并且在水池末端添加动量源项实现了波浪的消除。在建立数值水池的基础上,对数值波浪水池的模拟精度和波浪衰减的相关问题进行了分析,得出了波浪沿程衰减的规律曲线及最优的数值仿真设置方案。     

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。     

曲塔混合梁斜拉桥的非线性稳定分析

介绍了曲塔混合梁斜拉桥的结构形式和稳定性分析方法。根据曲塔混合梁斜拉桥的受力特点,建立斜拉桥施工阶段几何非线性分析的有限元模型,完成了斜拉桥施工过程的仿真分析。在考虑了几何非线性和材料非线性效应的基础上,进行斜拉桥施工阶段和成桥状态的稳定性分析。结果表明,几何非线性对结构整体稳定性影响显著,在考虑几何非线性效应的基础上,材料非线性对稳定性的影响可忽略不计。     

一新型深吃水平台的概念设计(英文)

The authors analyzed requirements for a new deepwater platform, from conceptual design to hydrodynamic analysis. The design incorporated Deep Draft Multi-Spar (DDMS) that allowed easy fabrication, reduced costs, and provided favorable motion performance. It also provided a dry tree system and other benefits. The conceptual design process included dimension estimation, general arrangements, weight estimation, weight distribution, stability analysis, etc. A high order boundary element method based on potential theory and the modified Morison equation was used to predict the hydrodynamic and viscous effects of this new concept platform. The response amplitude operators (RAOs) were acquired and compared with those of a typical Truss Spar. The response of the platform to the JONSWAP spectra of 3 different extreme ocean conditions was analyzed to evaluate the seakeeping ability of the new concept. The results revealed favorable motion performance due to all the degrees of freedom available.     

承船厢二维非线性晃动的分析

本文根据流体力学势流理论和刚体动力学原理并借助"Mathematica"符号计算软件,建立了描述升船机承船厢悬挂系统的刚体竖直振动及纵摆振动和厢内水体运动相互耦合的非线性动力学数学模型,推导了非线性耦合动力学常微分方程组及其线性化方程的系数矩阵,提出了系统线性稳定性的判定方法;通过计算三峡全平衡垂直升船机钢丝绳卷扬方案承船厢悬挂系统的线性化动力学方程系数矩阵的特征值,并对非线性微分方程的动态响应进行数值仿真,对升船机承船厢悬挂系统的稳定性以及非线性因素对稳定性的影响等问题进行了初步的研究.     

破碎波对随机波统计特性影响的实验研究

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.     

强浪条件下的深水防波堤施工技术

针对在建的以色列阿什杜德港主防波堤延伸工程在施工中存在的抛石工程量大、波浪条件差等困难,在对施工组织进行细化的基础上,通过二维和三维物理模型试验确定施工期块石稳定极限波高,合理安排施工工序,进行越冬防护结构的设计与实施。通过二维波浪模拟预报对施工进度进行动态管控,确保工程的顺利实施,为类似海况条件下的深水防波堤施工提供借鉴。     

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。     

离岸深水全直桩码头竖向承载特性有限元数值模拟

建立结构-地基相互作用三维弹塑性有限元模型,分析软土地基上离岸深水全直桩码头竖向承载特性与失稳模式。通过研究得出,竖向荷载作用下,该结构竖向承载特性及失稳模式与土体强度密切相关。当地基较软时,结构竖向极限承载力由地基土体强度决定;当地基较硬时,结构竖向极限承载力由桩身及土体强度共同控制。为此,在进行该类结构设计时,应充分考虑软土地基软化效应等可能降低土体强度的不利因素对结构竖向承载特性及失稳模式的影响。     

茂名港区工程海域波浪特性分析

通过对茂名附近海域不同测波站短期的波浪资料进行统计分析,结果表明:该海域常浪向为ESE—SE向,强浪向为E—S向,大浪主要为台风浪;波浪年平均有效波高不超过1.5 m,年平均波周期在6 s以下,存在平均周期8 s以上的波浪。     

超声波防垢技术现状及在舰船的应用前景

通过分析超声波防垢机理,介绍了超声波防垢技术在国内外的应用情况和效果,有效地证实了超声波在循环冷却水系统中的防垢、除垢效果。并探讨了该技术在舰船锅炉装置、热交换系统中推广超声波防垢技术的可行性和前景。     

波浪能量在浅化过程中的参数化研究

基于物理模型试验,对近岸随机波浪在传播过程中由于受非线性相互作用而发生的谐波能量变化进行了研究。为了讨论岸底坡度对波浪能量传递的影响,进行了3组不同底坡（β=1/15、1/30、1/45）的试验,对一组基于JONSWAP谱的入射波浪传播过程进行采集分析,获取试验结果。重点考虑了波浪在变浅过程中的主频部分以及高频部分能量的变化特征,并且使用参数化手段对这些能量变化过程进行拟合,得到一组关于这些能量参数与当地水深参数之间的变化关系。通过对不同底坡下得到的拟合结果进行比较,发现波浪主频以及高频部分能量的变化受底坡坡度影响明显,因此,在最终的经验公式中考虑了坡度的影响。     

浅水风浪要素推算公式比较

对于缺乏长期波浪观测资料的新建港址,利用风况观测资料推算风成浪,是确定设计波浪的简便方法。选取宁波-舟山海域两处工程实例,分别运用国内主要浅水风浪推算公式——规范法与莆田法,对海湾水域与岛屿环抱水域两种典型海域进行不同重现期设计浅水风浪要素的推算。通过对风区长度、风区平均水深以及设计风速等主要变量的工况组合,归纳两种方法的计算结果差异性与适用性,结论可供工程设计参考。     

强浪条件下半掩护港区波浪场数值模拟

以以色列南部新建Ashdod码头为工程背景,在分析港区自然条件的基础上,利用二维河口与海岸模拟软件MIKE21,建立了基础方案各个施工阶段港内泊稳模型。通过对不同施工阶段下半掩护港区波浪场进行数值模拟分析,掌握了港内波浪场的分布情况,确定港内正常施工时防波堤口门处的容许波浪要素。根据防波堤口门处的波浪统计资料,得到港区不同区域的最大作业波高标准以及港区不同区域不同施工阶段下全年不可作业的天数。研究结果为工期的合理安排和作业窗口的确定提供依据,并提出了科学合理的施工工序建议。     

波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性影响

对Morison方程进行适当变形、推演,得到了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。将此计算方法与经典计算法进行对比。对比发现,当阻力相对于惯性力起主要作用时,新算法与经典算法所得结论完全一致。当惯性力相对于阻力起主要作用时,新算法存在一定偏差,在该情况下,使用Matlab辅助计算,得到了波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性的影响曲线。