潜堤对平均沿岸流及沿岸流不稳定的影响

潜堤是防止海岸侵蚀的常用护岸建筑物,准确的掌握潜堤前后水动力特性十分必要.本文以斜坡上梯形潜堤为研究对象,基于港池沿岸流实验,通过变换潜堤的位置来分析潜堤对平均沿岸流的影响,通过增加潜堤来观察其对沿岸流不稳定波动频率的影响.结果表明,潜堤离岸越近,垂直岸方向的沿岸流分布有向岸偏移的趋势,同时,会使得沿岸方向上游流速增加越大,使总的沿岸方向的流速分布更均匀;增加潜堤会使沿岸流不稳定某些频率的波动明显加强,同时也会使沿岸流不稳定波动出现新的高频部分.     

较陡坡试验平均沿岸流速度分布拟合

平均沿岸流分布对海岸流量和泥沙输移有重要影响。为了更深刻地研究平均沿岸流的分布特征,尤其是较陡坡条件下不同于缓坡情况下的分布特征,在1∶40较陡坡度平均沿岸流试验的基础上,探寻不同于Allen分布、适合较陡坡情况下的平均沿岸流分布拟合曲线。结果表明,通过自定义分段函数和约束条件可以较好地拟合较陡坡情况下的平均沿岸流海岸一侧呈上凸趋势的分布特征。     

沿岸往复流海岸电厂平面二维温排水数值模拟研究

应用Mike21FM模型对马来西亚沙巴电厂沿岸往复流海岸温排水进行了数值模拟,采用非结构化网格,率定了模型参数,建立了水动力模型,对取、排水口不同位置方案进行了数值模拟预测.分析结果显示,排水口位置的变化对温升分布影响较大,温度场几乎不因取水口位置的改变而变化;在水深较大位置进行温水排放对取水温升的控制更为有利;取、排...     

沿岸流循环系统生流实验装置的研究

文中结合大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的沿岸流模拟实验装置和美国陆军工程研究开发中心的沿岸流实验装置,对水体循环系统应注意问题进行分析,重新设计、制作水流分布调节性更强的生流装置。对生流装置进行反复调试,得到所需流量分布形式。从测试的结果可以看出：由生流装置组成的系统能够在水泵的驱动下完成水体循环,每个装置都具有相同的可调节性,这样可以形成适合多种实验波况的水体分布,从而解决沿岸流室内实验沿岸均匀性较差的问题。     

淤泥质海岸波生沿岸流特性研究

淤泥质海岸波生流数值模拟缺乏有效验证数据和手段。为此,提出一种模型相互比对的验证方法,基于两种模型平台,引入三维波生流理论,经验证后开展地形坡度及波浪要素对于波生沿岸流的影响研究。研究结果表明:所建议的模型相互比对验证方法,可以有效弥补淤泥质海岸波生流实测资料匮乏的不足;淤泥质海岸波生沿岸流流速相对较小,但仍可达到潮流量级。随着岸滩坡度趋缓,波生流范围逐渐扩展,沿岸流流速相应变小;随着入射波高的增加,波生沿岸流的强度和影响范围逐渐增大;当波浪入射角度为45°时,波生沿岸流流速最大。     

粤东后江湾近岸波浪场数值模拟

利用缓坡方程对粤东后江湾近岸波浪场进行了模拟。结果表明后江湾波浪主要在岸线附近发生变形。近岸岛礁对后江湾波浪传播有重要的影响。底摩擦耗能作用因波浪入射方向而异,ESE、E向入射波因底摩擦耗能少,近岸易产成大浪。     

基于Delft3D的离岸堤附近波浪与波生流数值模拟

基于Delft3D三维波流耦合模型,模拟了仅波浪作用下出水离岸堤附近的波浪与波生流,与物模试验资料进行了对比,结果表明,Delft3D波流耦合模型能较好模拟波浪在近岸区域的浅水变形、折射、绕射、破碎等物理现象,波高、波生流沿断面的分布与试验结果吻合良好,验证了该模型在波浪传播变形、波生流模拟的可靠性;研究了不同入射角度与不同波高时离岸堤附近波生流的形态,研究表明入射角度增大,沿岸流也随之增大,离岸堤后方环流逐渐向波浪入射方向的下游移动,不同的入射波高条件下,离岸堤附近流态并没有太大变化,波高增大主要引起流速增大。     

长江河口段平均海面数值模拟研究

为更好研究长江河口段平均海面的特性,建立了大通至长江口感潮河段的二维水动力数学模型,通过模拟径流与潮汐共同作用下的水动力过程,并设置上下游不同条件的对照组,分析了河口段平均海面的影响因子及响应规律。结果表明,长江河口段年平均海面A0值由上游径流和外海潮波共同作用产生,外海潮波给予了河道内平均水位一个沿程定值,而径流使得其产生了沿程衰减的趋势,这是河口段A0特征不同于外海的原因,也说明径流是其主要影响因子。A0只受径流和外海潮位的年平均值影响,而不受两者的年内变化影响。径流量的变化会导致上游A0值比下游发生更加显著的响应;外海A0值的变化会使沿程发生大致等量的变幅。未来全球海平面上升后,河口段A0也将上升相近幅度。     

沙质海岸破波带内底部离岸流及沙坝迁移数值模拟研究

建立了破波带内三维水动力泥沙数学模型体系,模型中同时考虑了波浪、波生底部离岸流、非粘性泥沙运动及地貌演变等动力机制。通过波浪水槽实验实测水、沙及地形数据验证,所建模式可有效模拟破波带内底部离岸流、泥沙运动过程及离岸沙坝的随时间迁移规律。模拟成果表明波浪破碎后引起的波生流系在破波带内形成一个时均垂向环流结构,其中底部时均流向指向外海,表层则指向近岸,靠近破波点处,底部离岸流的流速逐渐降低。在时均垂向环流体系的输送下,破波带内被波浪掀起的床面泥沙在底部离岸流作用下持续向外海输送,并在破波点附近堆积形成沙坝。沙坝的形成改变了局部波流场结构,在波浪的持续作用下逐渐向外海运移直至剖面达到基本平衡。     

基于BEM的通海阀流噪声与流激振动噪声数值模拟对比研究

通海阀在船舶海水系统中应用广泛,高压差条件下通海阀振动噪声问题突出。在大压差工况下,对某船海水系统通海阀内部流动进行分析。考虑海水对管道振动的影响,计算通海阀的结构"湿模态"。基于流场和模态数值计算结果,采用声学边界元法对该通海阀流噪声和流激振动噪声分别进行数值计算。将流激振动辐射噪声数值计算结果与流噪声数值计算结果对比,结果表明通海阀结构振动产生的辐射噪声较流噪声小100 d B以上,即流激振动噪声完全湮没在流噪声中,对该系统通海阀噪声进行治理时应该优先考虑流噪声。     

波浪作用下陡坡和缓坡地形对护岸工程的影响

波浪是护岸工程设计的主要动力因素,实际工程建设中,港区内航道、港池的开挖形成陡峭边坡,会使作用在护岸上的波浪形态发生显著变化,从而对护岸结构产生不同影响。为探寻不同波浪形态下护岸越浪量及波压力等变化规律,通过波浪水槽断面试验,测量了斜坡式护岸堤前波高、胸墙越浪量和波压力,研究陡坡和缓坡地形对护岸的影响。结果表明,护岸前存在陡坡和缓坡地形时,波浪对护岸的作用有明显差别。在陡坡段护岸,波浪主要在护岸中部破碎;缓坡段护岸,波浪主要在护岸上部破碎。相对而言,陡坡段护岸的堤前波高较小,越浪量较少,胸墙水平力变大,浮托力变小。由于反浪弧的影响,胸墙水平力试验值远大于规范计算值,浮托力与规范值较为接近。     

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。     

威海港乳山港区规划方案波浪潮流泥沙数值模拟研究

文章研究了乳山港区规划方案有关的潮流泥沙问题。首先分析了工程海域的自然条件,然后采用波浪潮流泥沙数学模型对乳山港区规划方案实施后的流场、航道淤积进行了模拟研究。研究结果表明,从周围水动力及泥沙环境考虑,该港区规划方案总体是可行的,但需注意拦门沙段航道淤积问题。     

不规则波作用下带基床直立堤平均越浪量试验研究

针对不规则波作用下带基床直立堤的平均越浪量问题,采用物理模型试验的方法,对堤顶超高、波高、周期以及基床等因素对越浪量的影响进行了研究。结果表明:堤顶超高和周期是直立堤平均越浪量的重要影响因素。当基床相对宽度B_t/H_s=1～4. 7时,基床宽度对平均越浪量的影响有限。同时,平均越浪量随着基床影响系数h~*的增大先增大后迅速减小,在h~*=15附近出现峰值,而在h~*=30之后基本不变。根据试验结果,提出了直立堤平均越浪量计算方法,为实际工程设计提供参考。     

潮流泥沙数值模拟在潍坊港规划中的应用

将潮流泥沙数学模型应用于潍坊港总体规划方案比选研究。采用MIKE21软件建立潍坊港二维潮流泥沙数学模型,对总体规划的各项方案进行水流、地形冲淤、航道回淤等方面的数值计算,并进行方案间的比较分析。研究结果表明,各方案工程实施后流场无明显差别,周边地形冲淤变化不大且差别较小;航道回淤是该区域规划方案选择的关键因素,整体发展方案明显优于分离式方案;经多方面考虑离岸岛堤式方案尚不可行。     

护岸工程基坑边坡稳定性计算传统方法与数值模拟法的对比

针对航道整治工程中护岸结构的基坑边坡易发生的滑坡坍塌问题,以浙江北部某航线的航道整治工程为例,对该工程的边坡稳定性问题采用传统极限平衡理论的条分法和数值模拟的FLAC3D方法进行对比分析。相比条分法,FLAC3D法分析条件更加完善,在理论上更加可靠,也能对边坡详细区域进行分析,以便进行针对性预防。而条分法计算理论理想化,计算结果偏保守。     

斜坡堤越浪流厚度及堤后次生波的试验研究*

通过断面物理模型试验,对于斜坡堤的平均越浪量、堤上越浪流厚度以及堤后次生波的波高、周期的变化情况等进行了较系统的研究,初步建立了堤上越浪流的厚度、堤后次生波的波浪透射系数、周期变化系数与无因次平均越浪量的关系.该成果可为工程实际及斜坡堤堤项越浪情况数学模型的参数调整提供依据.     

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。     

风浪流作用下单船艏艉锚泊允许波高的试验研究

研究风浪、浪流和风浪流联合作用对275HP拖网渔船单船艏艉双锚锚泊时锚泊力和运动量的影响。试验结果表明,风浪作用下的锚泊力和横摇角度均大于纯浪作用的情况;流速小于1.0 m/s时浪流作用下的锚泊力大于纯浪作用的情况,而横摇角度则略小于纯浪作用的结果;风浪流联合作用下的艏艉拉力均大于风浪或浪流作用下的拉力值。由于渔船艏艉受风和受流面积的区别,导致艏拉力时流的影响较大,而艉拉力时则风的影响较大。由于流作用时渔船具有的初始横摇角度对其运动具有抑制,从而风浪流联合作用时的横摇角度要略低于风浪作用下的角度值。在本次试验范围内,当港内同时有10级左右风和小于1.0 m/s流速的流共同作用时,建议允许有效波高取0.6 m比较合适。