中国海浪方向谱的分析研究

通过比较光易型和我国规范中两种不同的方向分布函数,表明我国规范推荐的方向分布函数表现为风浪和传播距离较短的涌浪特征,并与光易型方向分布函数有很强的一致性。认为方向分布函数应与频谱联合分析,才能更好地反映天然的海浪。通过分析我国近海几个区域的方向谱特征,均反映理论分布的特点,方向集中度略小于规范推荐的情况。     

外海开敞海域双峰谱混合浪对海上风电场施工作业的影响探讨

对风浪、涌浪及混合浪的成因进行了总结,并论述了外海开敞海域混合浪常以双峰谱形式出现的原因.采用低频涌浪和高频风浪叠加的方法给出了双峰谱波浪的表达形式.结合某打桩船的运动响应数据,分析了单独低频涌浪、单独高频风浪和混合浪分别激励下的打桩船垂荡运动响应.计算结果表明原本在混合浪双峰谱中能量并不显著的低频涌浪是激励打桩船剧烈...     

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。     

涌浪作用下岛式防波堤堤顶高程设计

岛式防波相对于常规的接岸式防波堤结构,其功能更为简单明确,即为单个码头提供掩护。在考虑到工程的整体经济效益,满足其特定使用功能的前提下,岛式防波堤堤顶高程设计标准可适当降低。基于实际工程项目,采用欧标计算防波堤堤顶越浪量及防波堤堤后有效传递波高。根据越浪量及有效传递波高的控制要求,确定岛式防波堤堤顶高程,并通过物理模型试验对岛式防波堤堤顶设计高程进行验证。     

高防护等级海堤越浪的数值模拟

以福建省泉州市的某高防护等级海堤设计为依托,在已完成的物理模型研究结果基础上,尝试采用Flow3D软件建立数学模型,进行模拟越浪量研究,对防浪墙顶高程的合理性进行分析,并对不同形式的海堤护面结构进行数值模拟研究。该数值模拟方法具有较大的工程应用价值,可为今后在其他海堤工程设计中提供一定的参考价值。     

涌浪条件下斜坡式防波堤越浪量的对比分析

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2) EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响; ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。     

基于统计过程控制理论的张力腿平台有效上浪波高分析

文章以统计过程控制理论(Statistical Process Control,SPC)为基础提出了一种张力腿平台甲板有效上浪高度计算模型,针对海浪波高是随机过程这一不确定因素导致的上浪波高没有确定解的情况,分析计算了波浪谱下的张力腿平台相对运动和有效上浪波高,计算得到了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值、上管制限值和相应发生概率。由相同波浪参数下不同波浪谱计算得到的有效上浪波高控制中心均值相同这一结论,发现波浪能量在不同谱之间的分布是相同的,说明波浪能量在时间维度、空间维度和频率维度的分布是一致的。在求解有效上浪波高控制中心均值时,提出了能更好刻画波高在波浪参数下的分布形式的面积均值法,并由此方法计算控制中心均值和上管制限值。以一型张力腿平台为例,针对波浪谱中超过某一发生概率的情况,运用统计过程控制理论和SPC控制图,计算了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值和上管制限值,判断随机有效上浪波高是否处于统计控制状态,发现了波浪谱中的发生概率越大,随机有效上浪波高越可控这一规律。比较不同波浪入射角的有效上浪波高控制中心均值,发现了不同波浪入射角对有效上浪波高影响不大、发生概率对有效上浪波高影响较大的规律。最后基于统计过程控制理论计算得到整个有效上浪波高均值、发生概率、下管制限值和上管制限值。提出了在有效上浪波高均值和上管制限值之间结构物会受到交变载荷的作用容易疲劳损伤和腐蚀损伤的建议。结果表明该方法可以对张力腿平台有效上浪波高进行计算,并可推广应用于其它海上结构物的有效上浪波高计算。     

规范法深水风浪要素计算图的修正

在缺少海洋水文观测资料的情况下,利用风浪要素计算图确定风浪尺度是工程人员推算设计波浪的简便方法。本文根据《海港水文规范》中推荐的方法和基本公式,绘制了深水风浪要素计算图,对现行规范中的计算图进行了修正。     

顶浪、斜浪中复合材料双体艇艇体结构耦合响应数值分析

采用流固耦合(Fluid-Structure Interaction,FSI)的艇体波浪载荷和结构响应的数值分析方法,对顶浪、斜浪中复合材料双体艇结构的动态响应进行研究。分别建立了完整的复合材料艇体有限元模型以及流场模型,基于数值水池造波技术,通过计算获得了顶浪、斜浪中复合材料艇体结构的时域动态响应结果,选取高应力梯度区域,通过网格加密重构同时获得了复合材料的层间应力。选取具有代表性的前10大等效应力与内外面板最值主应力,在将FSI与传统基于经验公式的有限元法(Finite Element Method,FEM)的结果对比中发现,FSI中拱、中垂的计算结果更接近于FEM弯扭组合工况,而采用《钢制双体船直接计算指南》计算复合材料双体艇时,所用经验公式的顶浪航行波浪载荷计算值偏小。     

顶浪、斜浪中复合材料双体艇艇体结构耦合响应数值分析

采用流固耦合（Fluid-Structure Interaction,FSI）的艇体波浪载荷和结构响应的数值分析方法,对顶浪、斜浪中复合材料双体艇结构的动态响应进行研究。分别建立了完整的复合材料艇体有限元模型以及流场模型,基于数值水池造波技术,通过计算获得了顶浪、斜浪中复合材料艇体结构的时域动态响应结果,选取高应力梯度区域,通过网格加密重构同时获得了复合材料的层间应力。选取具有代表性的前10大等效应力与内外面板最值主应力,在将 FSI与传统基于经验公式的有限元法（Finite Element Method,FEM）的结果对比中发现,FSI中拱、中垂的计算结果更接近于 FEM弯扭组合工况,而采用《钢制双体船直接计算指南》计算复合材料双体艇时,所用经验公式的顶浪航行波浪载荷计算值偏小。     

关于海岸水工建筑物顶部单波越浪量的研究

在防波堤与堤后结构物的安全性评价和堤顶行人与车辆等的危险因素分析中,单波越浪量比常用的平均越浪量能更真实地反映出堤顶越浪的影响,是更为合适的越浪量评估指标。重点介绍直立堤和斜坡堤上单波越浪量的计算方法,并通过具体算例对相似的计算方法进行对比分析,针对不同计算方法的选用原则提出相关建议,可供防波堤工程设计参考。     

正向浪作用下离岸高桩墩台结构波浪总浮托力计算

波浪总浮托力是离岸高桩墩台结构设计时需要注意的重要外荷载之一。根据具体工程实例计算结果和试验结果的对比,分析正向波浪作用下离岸高桩墩台结构波浪总浮托力不同计算公式的适用性,研究工程实际计算波浪总浮托力需要注意的条件,并提出建议。     

基于频域高阶Rankine源法的有航速船舶斜浪中六自由度运动数值计算研究

针对船舶斜浪航行时的六自由度运动预报,本文在频域势流理论框架下,采用高阶Rankine源法求解考虑定常绕流影响的绕辐射问题,建立多自由度耦合运动计算模型。为计及流体粘性对横摇运动的影响,基于计算流体力学理论对船舶自由横摇衰减运动进行模拟,经能量法处理求取横摇阻尼系数,并将其引入频域运动方程。在此基础上,自主开发船舶在规则波中斜浪航行时运动响应的数值计算程序。为验证方法和程序的可靠性,对S175集装箱船在遭遇浪向为150°时的垂荡、横摇和纵摇运动进行模拟,通过与基于移动脉动源的数值方法及试验结果的对比发现,本文方法计算稳定,且由于考虑了定常绕流的耦合影响,在共振频率附近的预报值与试验更为接近。进一步对不同浪向下S175以及肥大的S-Cb84散货船的六自由度运动进行数值计算与分析,结果显示数值解与试验值吻合良好。本文方法对于不同浪向和船型均有着广泛的适用性。     

关于二维混合浪周期问题的初步探讨

在沿海港口工程采用的《海港水文规范》（JTS145—2—2013）中,并未就常见的混合浪给出波浪周期的计算公式,以致实际工程设计中混合浪周期的选取比较困难。本研究基于小振幅波理论,利用能量法推导二维混合浪周期的计算公式,可供工程设计参考。     

随机横浪中甲板上浪船舶的倾覆研究

应用相空间转移率,定量研究了随机海浪中甲板上浪船舶的倾覆,给出了甲板上浪对船舶抗倾覆能力的影响.综合考虑非线性阻尼、非线性恢复力矩和随机横浪激励,建立了无甲板上浪和有甲板上浪时船舶随机非线性横摇运动的一般方程.以一艘倾覆的拖网船为例,分别求解了无甲板上浪和有甲板上浪时,不同海况激励下船舶横摇的相对相空间转移率.以相空间转移率作为船舶稳性损失的度量,定量比较了两种情况下船舶的抗倾覆能力.研究表明,甲板上浪后,船舶在较低的海况下会产生较大的相对相空间转移率,甲板上浪严重降低船舶的抗倾覆能力,从理论上进一步揭示了甲板上浪船舶的倾覆机理.     

不同潮位和浪高条件对30万吨级油船靠泊作业安全的影响

为了研究30万吨级油船在不同潮位和浪高条件下靠泊时受到的水流力,提高30万吨级油船靠泊作业的安全性,结合大连港2座30万吨级原油码头靠泊作业情况,采用《系泊设备指南》中水流力的计算方法,计算、分析在不同载重、不同潮位、不同浪高条件下靠泊的30万吨级油船所受到的横向水流力,探讨不同潮位和浪高条件对30万吨级油船靠泊作业安全的影响。结果表明:潮位下降会增大水流对油船的作用力,使较低流速的水流对油船的作用力达到甚至超过较高流速的水流对油船的作用力。针对不同潮位条件,需修改《大连港新港开敞式油码头风险评估和预警措施及应急方案》中启动拖船监护或紧急离泊措施的水流条件。     

甲板上浪问题的二维数值模拟

以连续性方程和N-S方程为控制方程,采用源造波理论和技术,建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽,并使用VOF方法追踪自由面来模拟二维情况下的甲板上浪问题.文中就迎浪状态下的固定FPSO和横浪状态下的运动船体断面模型所遭遇的甲板上浪现象分别进行了数值模拟研究.船体的运动规律通过势流理论计算结果给定,在上浪现象模拟计算时,船体的运动采用移动网格技术实现.研究表明,计算结果与试验结果相当吻合,该方法可以用于甲板上浪现象的预报和模拟,可以用于分析预报甲板上浪对浮体的破坏作用.     

斜坡堤透浪系数计算公式的对比分析

由堤心石和护面块石等构成的斜坡式防波堤是海岸工程中常用的一种形式。通过总结和比较国内外有关防波堤透浪系数的计算公式,综合相关学者关于波浪透射的物理模型试验结果,比较分析得到斜坡堤透浪系数与入射深水波陡Hi/（gT2）,相对水深kd和堤心结构B/D等影响因素相关的计算公式。供工程设计参考与进一步研究。     

福建沿海台风浪模拟及其对台风路径平移的响应*

针对福建沿海台风频发对港航工程建设的影响,以ECMWF背景风场和Holland模型风场叠加作为驱动风场建立SWAN数值模型,对201808号台风“玛莉亚”引起的台风浪进行数值模拟。通过对“玛莉亚”的路径进行平移,选择漳州、泉州、宁德作为福建沿海3个典型的台风登陆点,派生出3条理想台风路径。结果表明：1）随着台风中心由太平洋靠近福建省沿海,各特征点附近海域产生的有效波高先逐渐增大再逐渐减小。2）在各台风路径下,路径左侧海域波向由SSW转为NNE,而路径右侧海域波向由SSW转向WNW。3）台风中心距离福建省越近,各特征点波向变化的速率越快。4）台风路径平移响应对优化港航工程防台方案具有一定的参考价值。     

某斜坡堤工程消浪措施效果的试验分析

通过断面波浪物理模型试验,实测了某游艇港斜坡式防波堤的越浪量及堤内侧波高数据,分析防波堤顶高程的调整以及消浪肩台、护面块体坡顶宽度的变化对防波堤防浪效果的影响。试验研究结果为工程设计提供了科学的依据,同时对类似建港工程也具有比较实用的借鉴意义。