连云港海域波浪场数学模型研究

采用MIKE21水动力模拟软件的Nearshore Spectral Wind Module建立了波浪数学模型,对连云港海域的波浪场进行了计算,根据计算结果对该海域的波浪特征进行了分析。模拟结果为泥沙数学模型提供了波浪动力条件。     

旅顺新港旅游休闲区波浪数值模拟研究

工程海域的波浪条件是港口规划设计中需要考虑的首要因素。针对旅顺新港旅游港区扩建预案,应用水动力学软件MIKE21的SW和BW数学模型对防波堤建设前后工程海域的波浪场进行数值模拟。根据工程区域水深及地形变化特点,采用远场大区域推算与近场小区域精细模拟相结合的方法,计算了拟建水工建筑物的设计波浪要素及港内波况。结果表明:工程受NW和NNW方向波浪影响较大,当重现期为50 a时,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别为4.74 m、5.66 m和1.10 m;若在防波堤和外护岸西侧增加一条垂直于NW方向的潜堤,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别降至3.43m、3.79 m和0.75 m。     

大型挖入式布局的港池设计波要素推算方法

我国沿海发达地区尚未开发的天然建港岸线资源所剩不多,近年来在沿海可以利用的地区已建设或规划多个大型挖入式布局港池。挖入式布局的港池因具有充分利用岸线、掩护条件优越、便于管理等特点,在国内外应用较广。港池设计波要素是码头设计过程中的重要研究参数之一,而目前主流的商业软件MIKE 21 SW波浪模型、MIKE 21 BW波浪模型在对大范围港池的港内波浪场进行计算时各有欠缺。以横沙大型港池为例,比较几种不同波浪推算方法的计算结果,提出了结合MIKE 21 SW、MIKE 21 BW两种波浪模型进行叠加的推算方法。     

港池长周期波浪振荡模态研究

在港口的建设中,往往修建防波堤对港域水体进行掩护。然而当外海波浪周期较长时,其掩护效果并不直观,长周期波浪侵入港域易引起港内水体发生强迫振动,港域波高幅值剧烈上升。文章结合某核电港物理模型试验,验证BW数值模型的合理性,二者结果吻合良好。利用白噪声探测了港域的固有频率,并利用微幅波研究了港池长周期波浪振荡的模态。具体结论如下:600～850 s、250～320 s、130～170 s为港池的固有频率,分别对应于港池的第一、第二、第三模态,港域的尺度分别与600～850 s波浪的1/4波长、250～320 s波浪的1/2波长、130～170 s波浪的3/4波长趋于一致。600～850 s对应的长周期波浪振荡幅度最大达到入射波浪振幅的6.6倍。     

湄洲湾海域波浪数值模拟研究

湄洲湾及周边外海地形多变、岛礁众多,湾内波浪传波机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了湄洲湾海域波浪数值模型,获得工程区波浪要素。同时将数值模型结果与莆田公式计算值进行对比,说明了数值解的合理性。相关方法和结果可为今后湄洲湾内工程波浪要素的推算提供借鉴。     

长周期波浪冲击下胸墙受力试验

以长周期波浪冲击下斜坡式结构顶部胸墙为研究对象,通过物模试验研究其波浪荷载,并与中国规范和美国CEM手册的计算结果进行对比。在此基础上,进行孤立胸墙的验证试验。结果表明,中国规范和美国CEM手册所采纳的经验公式,均未充分体现长周期波浪破碎对胸墙受力的影响;两种方法的计算结果较为接近,但与物模试验结果差异较大。试验结果相当于规范结果的5倍。因此,在进行长周期波海区工程设计时,应特别注意长周期波浪对胸墙的破碎冲击作用,不能仅用规范公式进行计算,应按规范要求进行物理模型试验。     

采用MIKE21MA软件分析长周期波对系泊的影响

MIKE21MA软件是一种全时域系泊分析软件,可以得出时域内各种复杂情况下的系泊船舶运动量和系缆力.文中介绍了MIKE21MA软件的基本理论,并以某码头项目为例,通过后报波浪要素分析,得出工程区周期、波高的分布规律,再利用MIKE21MA软件系统分析长周期波浪作用下周期、波高对船舶系泊稳定的影响.通过算例,得出波高保持...     

双色波作用下港池长周期波浪模拟研究

防波堤对长周期波浪的掩护较差,长周期波浪容易直接侵袭港内,恶化港内作业条件。依托物理模型试验结果,基于BW数值模型研究双色波作用下港池长周期波浪产生机制。对BW数值模型进行验证,模型与试验结果吻合良好。在频率分别为f₁和f₂的双色波作用下,波浪间发生非线性作用产生Δf、2f₁-f₂、2f₂-f₁、2f₁、f₁+f₂、2f₂等频率的波浪,当产生的长周期波浪Δf与港口自振频率趋于一致时,长周期波浪波高被港池捕捉发生共振而放大。随着双色波入射波高、调谐率的增加,波浪之间的非线性作用增强,长周期波高显著增大。     

透浪建筑物掩护水域波浪数值模拟研究

为了研究透浪水工结构掩护水域的波浪条件,采用MIKE21系列软件的BW模块及SWAN模型对假定工况下的波 浪传播进行了模拟。通过2组数值模拟结果与整体波浪物理模型试验结果的对比,比较了2种数值方法模拟掩护水域波浪条 件的可行性及适用性,然后采用SWAN模型模拟了12级风条件下潜堤掩护水域的风浪场,取得了较好的效果。     

港池长周期波浪振荡试验研究

港池长周期波浪振荡对港内泊稳条件极为不利,严重危害港内船舶的正常停靠与作业。通过物理模型试验,对某港内长周期波浪振荡和放大情况进行研究。结果表明,在短周期波浪作用下,港内发生了明显的长波振荡,5.47 m波高作用下港池长周期波浪波高可达0.4 m,在633、320和200 s附近的长波谱图均有明显峰值。通过港内外波浪能量对比发现,0.008 Hz以下频率港外波浪能量远不及港内波浪,港域内部在320和200 s附近的长波能量最大被放大5倍。研究结果可为类似工程长周期波浪防治提供参考。     

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。     

长江口海域波浪场模拟研究

采用MIKE21 SW波浪谱模型对长江口海域在凤凰台风期间的波浪场进行了模拟计算,考虑了水位和流速的影响,模拟结果和实测吻合较好,能够反映长江口海域的波浪分布。结果显示出水位对波高的影响是比较明显的,高水位条件下深水航道两侧和坝田区波高达到1 m以上,为泥沙的再悬浮提供了动力。     

近岸波浪变形数值模型的比较研究

外海深水区的波浪传播到近岸浅水区时,受到岛屿、地形与建筑物等影响,发生折射、绕射、反射和破碎等一系列变形。准确计算近岸与港内波浪分布,成为港口与海岸工程研究的重要课题。文章在总结波浪数值模拟发展现状的基础上,对目前常用的基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE模型、基于Boussinesq方程的MIKE21-BW模型和基于动谱平衡方程的SWAN模型进行了比较研究。     

威海船厂港域泊稳试验研究与数值模拟

针对威海船厂搬迁工程进行了港域波高物理模型试验研究。试验表明在2 a一遇波浪条件下大多数泊位满足泊稳要求,个别泊位不满足要求但相差不大。采用MIKE21-BW模型,考虑波浪的反射、绕射、破碎等物理现象建立近岸波浪数学模型,对港域单向不规则波传播变形过程进行数值模拟,将数值计算结果与试验结果进行比较。二者在港池外有效波高最大差值为0.29 m,港池内最大差值为0.1 m,吻合度较高,表明BW模型可用于威海船厂近岸波浪传播变形与泊稳计算。     

港池内中长周期波浪作用下船舶系缆动力响应

针对港池内船舶装卸作业的安全与稳定问题,采用基于势流理论的面元法分析程序AQWA,分析得到船舶与码头结构耦合作用下的14 000 TEU集装箱船动力响应幅值算子。在此基础上,进一步采用码头泊位前的真实波浪条件,得到14 000 TEU集装箱船在设计系缆方式下的船舶运动量响应和缆绳受力响应。结果表明,14 000 TEU集装箱船横摇周期较大,与港池内存在的中长期波(12～18 s)不相匹配,不易引起船舶较大幅度的动力响应;计算分析结果与系泊物理模型试验所得到的结果相吻合,说明所采用的计算原理与分析模型较为可靠,具有较强的工程实际应用价值。     

威海船厂港域波高数值计算*

应用能量平衡方程研究近岸随机波的传播变形是一种简单而实用的方法,其在海洋学以及海岸动力学中得到了广泛的应用。采用考虑绕射作用的能量平衡方程作为计算随机波浪传播变形的控制方程,以此建立的数学模型考虑了波浪的浅化、折射、绕射、反射和破碎。利用该模型对威海船厂港内随机波传播变形进行数值模拟,通过数值计算值与试验值的比较,发现在相同的考虑因素下两者是相当吻合的,说明模型在计算近岸随机波的传播变形时是实用而可靠的。     

施工期天鲸号适应能力分析

天鲸号绞吸式挖泥船在海上进行疏浚作业时,波浪要素需要满足一定条件,才能保证安全施工。为了确定防波堤修建后掩护区的波浪条件是否满足天鲸号的施工要求,采用数学模型计算了某集装箱码头工程在不同节点时防波堤掩护区的波浪条件,对天鲸号挖泥船适应能力进行分析,并给出如果不满足施工要求时防波堤需延伸的长度。结果表明:波浪数值模拟技术可以很好地为挖泥船海上安全作业提供可靠的依据,避免风险。     

条子泥匡围工程二维潮流数值模拟

基于MIKE21软件建立起条子泥匡围工程二维潮流数学模型,研究工程建成前后附近区域流场变化,特别是匡围工程龙口口门内外的流场变化,以期为该地区后续工程的建设提供技术支持。