全球最大波浪实验水槽首次实验成功

<正>本刊从交通运输部天津水运工程科学研究院获悉,2014年7月29日,现今全球最大规模的大比尺波浪水槽成功进行了首次实验——新型双箱浮式防波堤结构稳定和消浪效果原型实验。该大型水动力实验中心大比尺波浪水槽长450 m、宽5 m、深8~12 m,能产生3.5 m的波浪和20 m3/s的水流,能进行1:5到1:1的大比尺模型试验,是目前世界上尺度最大、造波能力最强的波浪试验水槽。大型水动力实验中心将建设成为     

新型水槽造波机参数设计与特点

在全球气候变化的背景下,近年来经常出现极端波浪造成海岸工程的破坏。为重现破坏过程,研究破坏机理,解释大风浪下泥沙的起动与运动,分析结构与地基在大浪作用下的耦合作用,需要大尺度的波浪水槽进行试验研究,以突破比尺效应的限制。新型水槽造波机是该水槽中重要的设备。通过分析我国波浪和工程特点,对比应用需求,得到造波机的主要设计参数。设计建设中的大比尺波浪试验水槽长450 m,宽5 m,深8~12 m,建成后将是世界上尺度规模最大和造波能力最强的波浪试验水槽,配套造波机的设计波高达到3.5 m。     

水路绿色建设与灾害防治国际科技合作基地

<正>水路绿色建设与灾害防治国际科技合作基地(下称"国合基地")于2014年10月被科技部认定为示范型国际科技合作基地,依托单位为交通运输部天津水运工程科学研究院。国合基地拥有国际先进的大比尺波浪试验水槽、"L"型港池造波机、海港内河综合模拟实验厅等科研大设施和先进的波浪、水流、泥沙测试仪器设备以及数值模拟软件,拥有交通运输行业水运领域专家领衔的一流的科研团队。国合基地十分重视国际科技合作和学术交流,与美国休斯顿大学合作开展港湾突发性溢油应急及生态修复技术合作,利用天科院大比尺波浪水槽开展围油栏性能测试试验研究,提出围油栏功效综合     

大比尺水槽波浪-防波堤-地基相互作用试验方法初探

依托交通运输部建设科技项目,拟在水槽中进行波浪-结构物-软粘土地基相互作用的试验,由于软粘土地基的制备耗费大量的人力、物力和时间,大水槽的建模和试验成本远远大于小水槽,受项目工期、试验场地和试验费用的制约软粘土地基试验可重复性较差,由于缺乏在大水槽中进行类似试验的经验,故先在已有沙地基上进行预备试验。文章针对已在大比尺波浪水槽中开展的波浪-半圆型防波堤-沙地基相互作用的试验,从模型的设计与半圆型沉箱的制作、土压和孔压传感器的布置和钻孔埋设技术、半圆体沉箱的吊装技术以及试验过程中出现的问题和注意事项进行了说明,从而为大比尺波浪水槽中进行波浪-结构物-地基相互作用提供了一套合理可行的试验技术。     

基于光学的波浪测量方法在波态研究中的应用

针对大比尺波浪水槽的实验环境特点,提出了基于光学影像系统的波浪测量方法,并将该方法应用于波态研究。其工作原理是:在水槽上边缘俯视拍摄波浪表面和水槽侧壁,依据给定的采样频率完成图像的截取,通过刻度尺标定、图像分割、灰度化、图像平滑滤波、波面识别来获取波面数据,进而进行波态研究,获得波浪在水槽中的空间形态。经实验验证,此方法实现了非接触测量,具有高精度、高灵敏度、高稳定性的特点,在波浪测量与监测方面具有广阔的应用前景。     

水路绿色建设与灾害防治国际科技合作基地

正水路绿色建设与灾害防治国际科技合作基地(下称"国合基地")于2014年10月被科技部认定为示范型国际科技合作基地,依托单位为交通运输部天津水运工程科学研究院。国合基地拥有国际先进的大比尺波浪试验水槽、大型土工离心机、海港内河综合模拟实验厅等科研大设施和先进的波浪、水流、泥沙测试仪器设备以及数值模拟软件,拥有行业专家领衔的一流的科研团队。     

新型钢结构浮式防波堤结构

浮式防波堤具有不影响海域物质交换、造价较低等优点,但是其结构连接及锚泊系统要求高的缺点限制了它的发展.为了克服浮式防波堤结构的这个缺点,同时发挥其消浪优势,利用大比尺波浪试验水槽通过物理模型试验对新型钢结构浮式防波堤消浪效果进行验证.试验通过浮式防波堤透射系数(Ct)与相对吃水(t∕D)、相对入水(t∕L)以及防波堤相...     

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。     

“大比尺波浪水槽实验技术”学术交流会在天津滨海新区召开

<正>本刊从交通运输部天津水运工程科学研究院获悉,交通运输部天津水运工程科学研究院由海洋工程研究中心主办的主题为《大比尺波浪水槽实验技术》学术交流会于2013年1月24日在天津滨海新区召开。来自中国海洋大学、天津大学、天津理工大学、中交港湾研究院以及日本国土交通省港湾空港研究所、日本丰海技     

规则波作用下珊瑚礁直立式护岸波浪力大比尺模型实验研究

基于大比尺波浪水槽试验,采用弗劳德相似准则,按照1:15的模型比尺,开展了规则波作用下珊瑚礁地形上的波浪和直立式护岸的相互作用的研究,在不同水深和波浪条件下,测量了直立式护岸所受压强,并与规范值进行对比。实验结果表明实验测量值明显大于规范计算值;直立式护岸所受压强值与入射波波高和礁坪水深正相关,随护岸距礁缘距离增大而减小。通过将时均水深、增水、护岸距礁缘的距离无量纲化跟无量纲压强进行分析,得出结果表明当礁坪上水深足够深、护岸距礁缘距离小于0.5倍的波长的时候,所受压强只和入射波高有关;而波浪在礁坪上的增水越高,直立式护岸所受到的压强越大。因此综合考虑了周期、礁坪水深、增水和距离,拟合出基于该实验中筑堤珊瑚礁地形的直立式护岸波浪力估算公式,拟合公式计算精度高于现有规范公式。     

环形水槽在泥沙研究中的应用

环形水槽由环形槽,剪力环和使环形槽、剪力环运转的驱动部组成,是目前研究细颗粒泥沙运动规律的较理想设备。天科所的环形水槽自1986年建成以来,已进行了天津新港等十几个地区原体泥沙的起动、动水沉降、水流挟沙能力、推移质输沙率等试验。经验表明:环形水槽在泥沙研究中的应用是多方面的,所得结果基本符合天然泥沙的运动过程和基本规律。     

基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽的阻尼消波研究

对基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽进行了阻尼消波研究。在水槽右端的出流边界处,设置了一定长度的海绵层来吸收波浪,海绵层的衰减系数采用线性分布的形式。通过不同入射波参数的数值计算结果,比较了不同形式的衰减系数和参数的海绵层消波效果,给出了对应不同波要素范围的海绵层参数取值范围。对浪高仪位置处波面历时采用两点法进行了分离,波浪的反射率满足计算要求,给出了数值水槽中不同时刻波面高度空间分布情况,应用快速傅里叶变换得到计算波谱,计算波谱与靶谱吻合较好,计算结果表明所采用的海绵层阻尼消波是一种很好的边界处理方式。     

灌河口海域泥沙悬浮和沉降试验研究

掌握灌河口海域泥沙运动规律是开展灌河口航道整治研究的基础。以现场所取泥沙为研究对象,通过大型波浪水槽试验研究灌河口海域泥沙在不同的水深、不同的波周期和波高条件下的悬浮规律。通过静水沉降试验研究灌河口海域泥沙在不同初始浓度、不同水深下的沉降特性。结果表明,在极限波高情况下,水体上部区域含沙量较小,且沿垂线分布变化较小,但水体底部附近含沙量较大,总体上底部含沙量比上部水体含沙量大0.25~0.96 kg m^3;不同水深以及不同初始含沙量情况下,泥沙沉降速度0.08~0.20 cm s,与单颗粒泥沙沉速在同一量级,灌河口海域泥沙絮凝作用较弱。     

基于LabVIEW的水槽造波机控制系统的开发

以天津大学海岸工程实验室长×宽×高=90 m×2 m×1.8 m的双轴推板式波浪水槽为对象,开发基于LabVIEW的造波机控制系统。该系统包括造波计算、运动控制、状态监视以及数据采集等部分,实现在水槽造波机上的多轴同步控制。该系统可以实现多种规则波和不规则波的模拟,具有友好直观的人机界面,操作方便。对于虚拟仪器技术及LabVIEW在造波机控制领域的应用具有重要意义。     

水深平均k—ε紊流模型在大尺度水域中的应用研究

本文利用Patanker求解紊动输运方程标准的SIMPLEC计算程式,对小尺度丁坝绕流进行了模拟计算,取得了与水槽试验一致的流速分布结果。为了探讨大尺度水域紊动量K、ε壁面边界条件的给定,本文将水槽看成是一种比尺模型,将水槽试验流速分布按重力相似和阻力相似准则延伸到大尺度水域,并以此研究k—ε模型模拟大尺度回流的置信水平。计算结果表明通过选择合适的紊动量壁面边界条件,该模型对大尺度回流计算也能取得较好的结果。     

清水冲刷河床调整过程试验研究

通过沙质河床清水冲刷水槽试验,对河床纵剖面的调整、沙波尺度、粗化层厚度及其与沙波运动关系、粗化层级配、推移质级配等进行了观测分析,进一步揭示了清水冲刷,河床重建平衡的机理。水槽试验表明,沙质河床清水冲刷,上游河段比降调平,床沙粗化,沙波发育,河床阻力增大,水深增大,流速减小,导致河床供沙能力削弱,输沙能力降低,冲刷向不冲刷转化。     

单向不规则波群的实验室模拟和分析

文章基于改进的波包谱经验公式,建议了单向不规则波群的数值模拟方法,模拟实例表明,只要给定波要素及描述波浪群性的高度特征参数和长度特征参数,即可通过此波包谱方便地模拟出同时满足给定高度和长度两方面群性特征要求的不规则波群.在此基础上,给出了在水槽指定位置处产生不规则波群的造波板控制信号计算方法,在实验室成功地模拟了同时满...     

透空式防波堤透浪的数值模拟

基于FLUENT求解器,以N-S方程为控制方程,采用动量源方法及追踪自由面的VOF方法,建立了同时具有造波和消波功能的数值波浪水槽。利用该数值水槽对透空堤的透浪、越浪问题进行数值模拟,并与物理模型试验进行比较,结果表明:数值模拟能较好地复演防波堤越浪、透浪过程。     

基于OpenFOAM开源程序的无反射数值波浪水槽

基于计算流体动力学开源程序OpenFOAM,通过在质量守恒方程中添加质量源来实现域内源造波,结合VOF法捕捉自由表面,并采用阻尼消波,建立了二维无反射数值波浪水槽。算例结果表明,所建立的二维无反射数值波浪水槽可以较好地模拟行进波和立波,并且能够较好地避免边界反射及二次反射。