基于马尔可夫链的极值波高预测

本文研究了由日最大波高系列估算设计极值波高时，相邻日最大波高间的相关性对极值预测的影响，从日最大波高系列遵从马尔可夫链的假定出发，考虑到国内外经常采用对数一正态分布的韦布尔分布拟合波高长期分布的现实，本文用解析法求解了对数一正态分布情况下的极值预测。同时，对解析法难以求解的非正态随机变量情况（如韦布尔分布），用计算机随机模拟方法求解其极值预测，用上述两种方法对北大西洋和北海有关日最大波高系列的预测     

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。     

台风波高重现值的泊松最大熵分布估计

以日本中城湾观测站实测台风过程出现的最大波高序列为例,提出了泊松-最大熵复合极值分布,并将其用于计算台风海浪的重现值波高.采用年极值法与过阈法对台风波高进行长期统计分析.计算结果表明:观测时段相同,阈值的选取对重现值的估计影响不大.而阈值相同,抽样时段的长度对重现值估计的影响较大;若样本时段较短,但极值波高的最大值包含于其中,则估计得到的重现值偏大,该结果对于结构设计是偏安全的.     

基于单目视觉的波高检测方法研究

一般的波高传感器需要直接接触波面干扰实验过程,并且受到量程的限制。文章给出了一种基于单目视觉的波高检测方法,由高速摄像机拍摄波浪试验过程,通过分析图像的颜色亮度特征来识别出水与空气的分界线,并计算出水位和波高。文中详细描述了波高检测的图像处理算法,通过实验对算法进行了验证,分析了误差产生的原因。实验结果表明,文章提出的方法可以有效地测量水位和波高,精度满足实际需求,在许多场景下具有应用价值。     

海上结构物周围波高的数值模拟

边界元法作为一种高效的数值方法,凭借其自身的优势,已经在土木工程和海洋工程等许多领域得到了广泛的应用.在对海上结构物的设计过程中,可以采用边界元法对同一结构物的不同设计方案进行数值模拟,对所得的计算结果进行比较、分析,根据工程的实际要求最终选择一个合理的结构型式.在波浪高度的模拟中,由于积分方程的准奇异性,直接计算往往产生很大的计算误差.本文应用单元细分方法解决了准奇异积分的问题,对物体周围的波高计算,可以得到高精度的计算结果.应用该方法本文计算了固定在水中的均匀直立圆柱周围的波高分布,与解析解吻合得很好,验证了计算程序的正确性.接着计算了不同截面型式圆柱周围的波高分布,比较了相同特征尺度、不同型式的柱状结构物对附近波高分布的影响.     

江苏沿海实测波浪谱在SWAN中的应用

采用CCMP提供的寒潮大风天气风场数据,分别运用实测波浪谱和JONSWAP谱的SWAN模型对江苏沿海北部波浪场进行模拟,发现采用实测谱的计算结果与实测值更接近,模拟出的波高随时间变化过程更吻合。应用实测谱对工程区域进行波浪场推算,得到了合理的结果。     

基于B样条构型的波高周期联合分布在岛礁海域的适用性研究

从深水海域传播到岛礁海域的波浪,由于复杂的珊瑚礁地形地貌,波高周期的联合分布特征与深远海有很大差别。论文以南海岛礁海域的实测波浪资料为基础,基于B样条构型拟合得到波高周期联合分布特征。拟合和实测结果的对比表明,采用基于B样条构型拟合波高周期联合分布的方法适用于岛礁海域波浪统计特征的描述,为后续南海岛礁海域长期波浪条件特征的精确描述奠定了基础。     

不规则波在斜坡地形破碎区波高分布的数值试验研究

在近岸浅水波浪分布的研究中,格鲁霍夫斯基给出适用于深水波至破碎波的整个浅水域(相对水深η>2)的波高经验分布公式,但该式在波浪发生破碎后的适用性研究欠缺。基于FLOW-3D软件对深水不规则波传播到斜坡地形上波浪发生破碎进行模拟,验证波高沿程分布与试验值的一致性,并模拟在130斜坡地形条件下波浪从有限水深传播到近岸破碎区的沿程波高分布变化。结果表明,在该坡度相对水深η<2.75情况下,格鲁霍夫斯基经验分布公式出现较大误差,不再适用;破碎区各累积率波高与平均波高的比值随相对水深变小呈递减趋势,经验公式值与之相比,总体上呈现出大波偏大、小波偏小的情况。     

利用波浪数值模型补充实测波浪数据的缺失

波浪观测工作受海区自然条件及工程条件限制,经常出现数据缺测、仪器丢失等情况,尤其是国外的观测工作,更是举步维艰。缺测的数据导致观测不连续,给工程设计和施工带来很多不便。本文以中电投几内亚铝业开发项目港口工程水文测验工程为例,在已有的观测条件下,利用全球波浪数值模型模拟工程海域观测位置的波浪数据,尽可能的获取更多资料,弥补实测波浪数据的缺失。     

关于浮桥式游艇码头系泊允许波高的探讨

本文结合我国游艇码头设计规范,对比澳大利亚、英国、美国、日本等国家的规范、标准,综述分析各标准中关于游艇码头系泊条件的规定,探讨浮桥式游艇码头的系泊允许波高,成果可为游艇码头设计提供参考.我国现行规范与澳大利亚标准(AS 3962:2020)的最大允许波高基本相符,较其他国外标准略偏宽松.建议在游艇码头设计时,浮桥式游...     

椭圆余弦波理论在波峰面上升高度计算中的应用

在开敞式高桩码头的设计中,波峰面上升高度是确定上部结构顶面高程的重要因素。针对波峰面上升高度的计算理论问题,对二阶斯托克斯波和椭圆余弦波理论进行论述。结合西非某工程案例,采用不同理论计算各控制点的波要素。结果表明:在长周期波浪作用海域,计算波峰面上升高度前应首先计算相对水深,当d0.125L时,采用二阶斯托克斯波理论计算结果误差较大,采用椭圆余弦波理论计算结果更符合实际情况。     

防波堤堤后次生波的试验研究

在小比尺的大范围整体物理模型试验及数值模拟中,由于模型本身存在底摩阻、比尺效应及计算软件等影响因素,测量所得堤后次生波波高精度较低。因此通过采用大比尺波浪断面物理模型试验,选取不同入射波要素和堤顶淹没水深,研究次生波的基本特性,得到入射波高与次生波的关系;同时利用局部整体模型,分析得出波浪对防波堤不同角度入射时,角度与堤后次生波的关系。试验结果可为大范围整体物理模型试验提供校验依据,也可为数值模拟防波堤堤顶越浪,进行参数调整提供必要的依据。     

墩式码头波峰面高度试验研究

通过波浪物理模型试验,研究了圆沉箱墩柱式码头单墩、群墩的波峰面高度变化规律,提出圆沉箱墩柱式码头最大波峰面高度的计算经验公式。研究结果表明,波峰面高度与波高、墩距、墩径、波长、波浪入射角均相关。研究的成果对于开敞式圆沉箱墩柱码头的码头面高程确定具有很好的参考价值。     

透空式上部结构开孔沉箱码头波浪反射系数与波峰面高度试验研究*

通过波浪断面物理模型试验,测得开孔沉箱结构码头在不规则波作用下的波浪反射系数和码头前沿波峰面高度.采用单因次分析法,在研究开孔沉箱基本结构对反射系数的主要影响基础上,着重探讨透空式上部结构对反射系数的影响;同时采用同样的方法研究波峰面高度的影响因子.最终拟合出这两个物理量的简化计算式,并用理论方法对波峰面高度的拟合公式加以验证且建立了其与反射系数之间的关系,为工程设计提供参考.     

Estimation of directional wave spectra and hull structural responses based on measured hull data on 14,000 TEU large container ships

To ensure hull structural strength of container ships in association with their increase in size, it is very important to grasp the hull stress histories all over the hull structure in actual sea state. However, ordinary hull stress monitoring systems are insufficient for this purpose because of the small number of stress sensors actually practicable. Therefore, in this paper, we discuss an approach to reproduce the hull stress responses which are not measured based on the estimated wave spectrum from the limited measurement data. To achieve this, we introduce a new model to estimate directional wave spectra based on measured ship stress responses and ship response functions, and further we estimate other ship responses using the model. To model an arbitrarily shaped directional wave distribution, the 360° direction is discretized into 36 directions of 10-degree intervals instead of using a directional distribution function, and in each direction, the wave spectrum is represented using the Ochi (3P) spectrum with three parameters (average wave period, significant wave height, and kurtosis). The authors discuss the evaluation results based on two stress response combinations, and a comparison is made between the sea state estimates made by the proposed method and the ocean wave hindcast database (JWA). Furthermore, by comparing the significant values and the spectra of the measured response of the ship with the estimated response based on both the estimated sea state by the proposed method and the hindcast sea state, the accuracies of the proposed method and the hindcast method are discussed in terms of ship stress estimation at non-instrumented locations.     

增加海上风电安装船起吊高度的起重机设计方法研究

为了增加船用起重机的起吊高度,采取增加起重机吊臂长度的措施来实现。本文以460t海上风电吊装运输专用船起重机为例,在其原有四节吊臂架起重机的基础上设计出五节吊臂架起重机,利用有限元分析对其进行校核设计,协同调节吊臂及人字架结构参数以满足各种工况下的工作性能,重点在于合理构建起重机的有限元模型,其中首次运用带有预紧力的弹簧单元模拟人字架端部滑轮组和吊臂背部滑轮组之间的钢丝绳连接作用,进行设计对比分析,修正五节臂架起重机的吊臂和人字架结构参数以实现其轻量化。     

基于数据挖掘的雷达杂波信息处理

雷达探测效能受目标特征、天气条件影响较大,回波中杂波信息复杂,难以处理,导致雷达探测信息不够精确,不易用来进行辅助决策。采用数据挖掘技术,利用决策树算法,构建数据挖掘模型,对雷达杂波信息进行数据挖掘,发现隐藏在杂波信息中的有价值的规律和模式,可有效消除噪声信息的影响,使雷达在使用中更好地用于分析预测和辅助决策。     

Prediction of seasonal maximum wave height for unevenly spaced time series by Black Widow Optimization algorithm

The present study aimed to predict the maximum seasonal wave height by new integrative data driven methods. For this purpose, two data-driven techniques, that are, the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) and the Support Vector Regression (SVR), were applied, and a BWO algorithm was used as an integrated method (ANFIS-BWO and SVR-BWO). In addition, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was used as a method integrated with SVR and ANFIS (SVR-PSO and ANFIS-PSO) to compare the performance of the newly developed methods (ANFIS-BWO and SVR-BWO). The wave data were collected in different seasons by a buoy station deployed in the southern Baltic Sea by the Institute of Hydro-Engineering of the Polish Academy of Sciences. Seasonal simulations were performed to investigate the effect of seasons on the maximum wave height. The wave data constituted an unevenly spaced time series. The maximum wave height was modeled using the maximum wave height period (T_max), the significant wave height (H_s), the significant wave period (T_s), and time steps (Δt). The results showed that the application of BWO and PSO algorithms increased the accuracy of ANFIS and SVR by about 18.45%. Moreover, the results show that PSO increased the accuracy of ANFIS and SVR by about 17.98% and 21.59%, respectively. The results of different runs indicated that the BWO is more stable to reach the global solution than PSO. The results also show that show that SVR-BWO is the most accurate model.     

波浪补偿稳定平台运动响应位移测量数据处理方法研究

针对光纤位移传感器动态范围窄的问题,设计一种结构简单、易于制备的气球形长周期光纤光栅（LPFG）位移传感器。

采用RSOFT软件进行仿真与优化,得到光纤在不同曲率下的光谱形态,以此来确定测量区间。通过将多模光纤周期性嵌入单模光纤形成的气球形长周期光纤光栅 （MMF-BLPFG）,提供用于测量位移的参考峰。使用精密的连续切割装置作为实验基础,制备与仿真结果一致的实验样品进行测试。

通过测量2个谐振峰的漂移,实现了36 mm的最大位移测量范围。

该研究成果在舰船水下疏水空间管系的稳定性测量和连续监测等需要大规模测量的场景中具有良好的应用潜力。