基于绕射理论的大尺度桥墩波浪力计算方法

为拓展MacCamy绕射理论在大尺度桥墩波浪力计算方面的适用性,采用数值与解析相结合的方法对大尺度桥墩波浪力的计算模式进行了研究.首先基于数值方法研究了波浪作用下截面尺寸及截面形状对桥墩惯性力系数的影响;然后引入绕射系数对Morison方程进行修正,提出了能够适用于大尺度结构物波浪力计算的修正Morison方程.研究结果表明:相比圆截面桥墩而言,方形截面桥墩的惯性力系数值下降更快,大尺度效应更加明显;通过引入绕射系数修正后的Morison方程用于计算大尺度圆形桥墩波浪力后与数值解更接近;纵向尺寸取0.2倍波长时能较好的计算大尺度方型桥墩波浪力.      

江海直达顶推船组波浪联结力的影响要素研究

江海直达顶推运输方式是实现江海直达运输的有效途径之一.波浪联结力的影响要素研究是与顶推船组的耐波性能密切相关的关键技术之一.文中借鉴收集的船模试验数据,构建波浪联结力与主要影响要素之间的非线性模型,采用非线性的神经网络方法对波浪联结力的主要影响要素进行比较研究.     

多孔介质海床对单桩所受波浪力的影响分析

为研究多孔介质海床的波浪衰减作用及单桩所受波浪力的变化规律,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制多孔介质内部流体流动,运用流体体积法追踪自由液面,建立波浪-多孔介质海床-单桩相互作用三维数值分析模型. 首先,基于波浪与多孔介质海床相互作用过程,研究了多孔介质海床对波浪传播的衰减作用;其次,分析了相同波浪条件下多孔介质海床及刚性海床时单桩所受波浪力的数值变化,突出了考虑海床多孔特性的必要性;最后,采用单一变量控制法,进一步研究了单桩所受波浪力数值随海床多孔特性参数的变化规律. 研究结果表明,海床多孔特性对波浪传播具有明显的衰减作用;给定的波浪参数和多孔介质海床条件下,单桩所受波浪力最大值比刚性海床情况提高约35%,若忽略海床多孔特性结构物会因低估波浪力数值而造成安全隐患;另外,结构物所受波浪力与海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度及双层海床分布厚度及每层孔隙率密切相关. 其中,波浪力最大值随着海床颗粒直径的增加而递减,随着孔隙率的增大先增加后降低,且孔隙率会影响波浪力随海床厚度变化的趋势.      

规则波中船舶复原力变化计算

基于切片理论,利用3个坐标系之间的转换关系,建立了任意规则波中重力与浮力平衡及纵倾力矩为零的瞬时静平衡方程,提出了任意规则波中船体各横剖面左右舷与波面一组或多组交点的求法及各浸水剖面面积的通用计算法;基于Froude-Krylov假说研究了规则波中船舶的复原力变化.通过对一艘油船的各种瞬时状态的计算,得到波浪中船舶的复原力变化特性.计算结果表明船-波相对位置是影响波浪中复原力变化的一个至关重要因素,且波浪中船舶复原力在横倾大角度时表现出明显的非线性.     

哑铃型桥梁结构畸形波浪力水槽试验及简化算法

为研究畸形波浪参数对新型哑铃型桥梁结构波浪力的影响,开展一系列波流水槽模型试验.首先,分析谱峰频率、频率范围及聚焦位置对哑铃型桥梁结构周围的波面时程图及波峰的影响;其次,阐明上述波浪参数对结构畸形波浪力时程图及波浪力峰值的影响规律;最后,基于经典绕射理论,提出适用于新型哑铃型桥梁结构畸形波浪力谱的简化计算方法.研究结果表明：谱峰频率、聚焦位置及频率范围对结构周围的波面位移影响均较小,差异均小于3%.谱峰频率和聚焦位置对哑铃型桥梁结构畸形波浪力有较大影响,当谱峰频率从0.6 Hz增加到1.1 Hz时,顺波向波浪力呈先增后减的变化趋势,变化幅度最高达11.0%,垂向浮托力则下降了57.0%;当频率范围从0.5 Hz增加到0.8 Hz时,顺波向波浪力下降了2.1%,垂向浮托力增大了5.9%;当聚焦位置从结构物的迎浪侧移动到背浪侧时,引起的结构顺波向波浪力变化幅度小于5%,垂向浮托力变化幅度小于3%.经过试验数据和理论分析结果的对比表明,基于绕射理论提出的简化算法可有效计算畸形波作用下哑铃型桥梁结构的波浪力谱模型.     

波浪检测与特性参数分析试验研究

本文介绍了一种通过检测波浪的垂方、北向和西向位移,对位移数据和波浪进行统计分析,进行傅立叶变换研究其功率谱密度和方向频率分布的方法,并对之进行了试验研究.该研究对船舶耐波性的研究、海洋工程的规划设计和海洋气侯预报具有重要意义.     

江海通航散货船波浪载荷研究

采用ISSC二参数波浪谱和E1海区的波浪散布图对江海通航散货船的波浪载荷进行了长期预报,并与CCS海船规范和IACS散货船共同规范(CSR)中的设计波浪载荷进行了比较分析,拟合出了应用于江海通航船舶有限元分析的等效设计波高公式.研究表明:江海通航散货船的波浪载荷中垂向弯矩较无限航区海船规范值可降低20%～25%,波浪垂向剪力比《内河航行海船建造海规》规范值增大4%～8%,非常接近CSR规范值,水平波浪转矩比CSR规范值小18%～30%,波浪转矩比CSR规范值则要降低27%～33%.     

波浪力对高桩码头结构作用的有限元分析

高桩码头的桩基和面板等上部结构在波浪力作用下会造成局部破坏或整体结构失稳。以工程实例为研究对象,依据实际结构尺寸建立高桩码头有限元模型,以模态分析为基础,探讨波浪力对高桩码头结构的影响。分析结果表明,高桩码头桩在波浪力作用下明显有失稳迹象。对增加桩壁厚和增大管径两种解决桩失稳方案进行了静力分析,增加管的外径虽然会增大面板的应力,但可以有效的控制桩的失稳。     

梁板式码头上部结构的波浪力计算

透空式码头上部结构与波浪互相作用的问题非常复杂。特别是对于纵横梁、水平撑等构件的波浪力，现行规范找不到计算依据，本介绍了在无规范依据的情况下，透空式码头上部构件波浪力的近似计算。     

海洋桥梁施工围堰的波浪压力实测与数值模拟

为研究海洋桥梁施工围堰在波浪作用下波浪压力的分布规律,通过现场实测及数值模拟的方法,对海洋桥梁施工过程中使用的大尺度钢围堰表面波浪压力进行了研究.基于三维绕射理论,使用代表波法,对实测有效波高进行规则波模拟,确定了波压力峰值沿围堰表面的分布规律以及随水深的变化规律,并对围堰表面的波浪动压力峰值进行了分析,并与实测值进行了对比.结果表明:三维绕射理论能合理地模拟围堰表面波压力分布;在绕射效应的影响下,波浪总压力、波浪动压力均呈现出迎浪侧大、背浪侧小的特点,波浪动压最大增幅可达125%;实测总压力随水深增加而增加,波浪动压力峰值随水深增加而减小.