斜坡型潜导堤波浪力特性的数值研究

为研究各水位期不同波高作用条件下,斜坡型潜堤所受波浪力的特性,基于某潜导堤工程设计与物理模型资料,采用FLUENT软件建立二维波浪数值水槽,用物理模型试验数据验证模型的可靠性,对不同淹没水深和波高下斜坡型潜导堤所受波浪力进行数值计算,分析波浪力与相对波高、相对淹没水深之间的关系,结合其他形式潜堤波浪力的经验计算公式拟合得出该斜坡型潜导堤堤顶面最大波浪力计算公式。结果表明:波浪力大小受相对波高、相对淹没水深的影响较为显著,其影响机理与波浪场流体运动特征相关;相对于波高的变化,波浪力对淹没水深的变化更为敏感,且波浪力在不同的淹没水深区间和不同的作用位置均呈现出不同的变化规律。     

淹没水深对船闸一字闸门运行动水阻力矩的影响*

与人字闸门相比,一字闸门可以较好地适应我国西部河流上的“窄高型”船闸,但关于大型一字闸门运行水动力特性的研究几乎为空白。为了探究大型一字闸门运行动水阻力矩变化规律,针对淹没水深这一主要因素开展了系列基础研究。通过比尺为1:20的一字闸门及启闭机联动物理模型试验,分析了闸门启闭过程动水阻力矩变化特性,得到了动水阻力矩峰值与淹没水深和角加速度的关系式。结果表明,淹没水深越大,动水阻力矩峰值对角加速度的变化越敏感,一字闸门在大淹没水深下宜采用无级变速运行方式,尽可能减小启闭初始及末了的角加速度值,从而降低动水阻力矩峰值,减小启闭机设计难度。     

不同护面块体潜堤的消浪特性试验研究

以斜坡式潜堤为研究对象,通过物理模型试验的方法,选取相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素的变化对潜堤消浪特性的影响进行了研究。首先,分析了在规则波作用下相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素对潜堤透射系数的变化规律,得到了各因素对潜堤透射系数影响程度,同时给出了波浪在潜堤附近传播时沿程波高变化情况。其次,采用与规则波相同的研究方法,分析了在不规则波作用下相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素对潜堤透射系数的变化规律,得到了各因素对潜堤透射系数的影响程度,并给出了波浪在潜堤附近的沿程变化情况。     

淹没垂直圆柱横摇问题的解析研究

应用匹配特征函数展开法建立了有限水深淹没垂直圆柱横摇问题的解析解,通过与边界元方法的对比验证了该方法的正确性.基于上述模型,对淹没圆柱水动力系数进行了研究,结果表明,在大多数频率下,淹没圆柱的附加质量总是大于同样大小的漂浮圆柱,且在高频段近似为漂浮圆柱附加质量的两倍.当淹没深度较大时,圆柱附加质量趋向干常数,辐射阻尼趋...     

基于ArcScene的洪水淹没分析系统

我国是水害频发的国家,快速、准确、科学地模拟、预测和显示洪水淹没范围,为防洪、抗洪、洪灾评估及赈灾等提供决策支持具有重要意义。基于ArcScene开发了洪水淹没分析系统。主要功能有：淹没区损失分类统计及查询,洪水淹没动画模拟,任意点水深查询等,可以为洪灾评估和防洪决策提供科学依据。     

新型透空板式防波堤消浪效果试验研究

为增大双层板式防波堤的波能耗散和防波堤结构的稳定,提出了的一种新型桩基双层板式防波堤,通过物理模型试验,对比分析了该防波堤结构（模型 c）与另两种结构型式的防波堤（模型 a、b）在不同的波浪参数下透射系数、反射系数的变化关系,探讨了新型桩基双层板式防波堤（模型 c）透射系数、反射系数随相对波高、相对水深及相对淹没深度的变化关系,分析了其波能损耗情况。结果表明,在试验范围内,对于长周期波,模型 c 比其他两种型式的防波堤消波效果好;当水深与模型顶平齐时新结构（模型 c）对波能的消耗大于淹没和出水两种情况,说明防波堤高程与水位平齐时其消波效果较好。     

旁海枢纽工程船闸输水系统布置及试验研究

高水头船闸常采用第二类输水系统以满足船闸闸室内水流条件的要求,但往往工程量大、施工复杂。根据船闸闸址处地形、地质条件,抬高闸底奠基高程以达到降低工程量并简化施工的目的,并在采取一定消能手段后,采用闸墙长廊道侧支孔输水形式。通过物理模型,对旁海航电枢纽输水系统进行布置及优化,证实采取加大闸室初始淹没水深、闸室两侧出水口加设连续消力坎、优化进出水口布置及进水口布置帷墙等措施可达到预期效果。     

含非淹没刚性植物明渠水流结构试验研究

研究明渠中含非淹没刚性植物时的水流结构,对于河道整治有重要意义。在实验室水槽中用透明棒模拟植物,用PIV(粒子图像流速仪)测量流速。研究在不同流量、植物密度、水深情况下水流的顺水流方向时均流速、顺水流与垂直水流方向的紊动量的规律。发现随着流量的增大、水深的.减小,时均流速与紊动量均增大;随着植物密度的增大,紊动量增大,时均流速大小在约065H向下至渠底增大,向上至水面,流速减小。可见明渠中含有的非淹没植物影响着水流结构,在河道整治中需要考虑。     

淹没条件下水射流喷嘴内外流场特性

基于水射流技术环保、取材方便和切割能力强的特点,提出一种应用水射流切割礁石的方法。通过建立二维平面数学模型,对淹没条件下高压水射流运动特性进行模拟计算。结果表明,射流初始段为冲击速度最大、动压最大且能量最为集中的区域。淹没水深0～30 m内,伴随着水深围压的增加,初始段速度衰减不足5 m/s,衰减程度仅约1. 5%。在水流流速0～5 m/s的淹没环境中,射流初始段受水流冲击作用影响较小,水平方向速度分量变化仅在8. 5 m/s内,射流未发生明显偏离,仍具备较好的冲击流态。     

潜堤透浪系数的试验研究

通过物理模型的试验模拟,研究并分析了影响透射系数的各个因素(包括相对淹没水深、相对堤顶宽度、波陡),给出了各种因素组合下透射系数的变化规律。将试验值与前人公式计算值进行比较,并分析数据的差异及原因;分别拟合了规则波及不规则波情况下潜堤透射系数公式。     

规则波作用下组合式潜堤消浪性能试验研究

通过物理模型试验对梯形和矩形组合式潜堤的消浪性能进行研究,比较组合式潜堤与单排布置潜堤的消浪性能,分析堤顶水深、波高、间距及组合堤排数等因素对潜堤透射系数Kt的影响。试验结果表明:组合式潜堤的透射系数随着堤顶水深的增加而增加,随着波高的增大而减小;组合式潜堤排数越多消浪效果越好,可根据实际工程需要恰当地选择潜堤的布置排数。     

复杂地形影响下的波浪与穿透水面的物体相互作用的数值研究（英文）

In this paper, wave-body interactions under the effects of complex topography are investigated numerically by a two-phase incompressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) solver in OpenFOAM. A submerged bottom-standing structure is distributed below the floating body, and the effects of the water depth and top width of the submerged structure on wave-body interactions are studied. The results show that the submerged structure can affect wave loads and roll motion. The vertical force can be amplified on the fixed body when the water depth of the submerged structure is smaller than half of the water depth of the body. The top width significantly affects the vertical force when the top width is smaller than the incident wave length and larger than the body width. For the free-rolling body, roll amplitude can be increased when the ratio of the incident wave length to the water depth of the submerged structure is large enough. On the resonance condition, roll amplitude is slightly reduced by the submerged structure. The effects of the top width on roll amplitude are remarkable when special conditions are fulfilled.     

浅海宽带声源深度判决方法

被动声呐系统具备区分水面和水下目标的能力是十分重要的。针对此问题,文章提出了一种在浅海环境下利用单水听器区分水面和水下目标进行分类的方法。声源深度判决问题可以看作二元分类问题,在理想浅海波导的相干多途信道模型下,推导了海底和海面反射声与直达声时延差比值的关系式,并基于该比值构建了与声源距离无关的深度判决统计量,利用该统计量与预设门限进行对比,可以对水面和水下声源进行区分。在宽带噪声源的假设下,接收信号的功率谱中含有与多途时延量有关的周期分量,对功率谱进行稀疏性约束,可利用正交匹配追踪算法对海底和海面反射声时延进行估计。计算机仿真给出了时延估计性能,分析了时延估计误差对算法的影响性能,同时利用蒙特卡罗试验方法验证了所提声源深度判决方法的有效性。     

深海潜标布放运动与定深控制策略研究

深海潜标是一种海洋环境监测平台,具有多元化的海洋科学研究能力。本文针对一种可实现自动分离、锚泊的一体化潜标,开展布放运动与定深控制研究。建立潜标水中整体和分离运动的模型,其中考虑了刹车的过渡过程;提出 bang-bang控制定深策略。仿真结果表明,潜标分离后可以自动布放至海底锚泊,同时将上段平台定深至某一深度。     

可渗潜堤波浪透射系数试验研究

针对实际工程中广泛应用的潜堤结构,采用断面物理模型试验的方法,对规则波作用下波浪与可渗潜堤的相互作用进行研究,讨论了淹没水深R_C与波高H之比R_C/H、波高H与周期的平方T~2之比H/(gT~2)、堤顶宽度B与波长L之比B/L、潜堤坡度m以及堤心石粒径D与波高H之比D/H等无因次参数与潜堤堤后透射系数K_t的关系。在前人研究成果的基础上,提出了改进的经验计算公式,为潜堤的工程设计提供理论参考。     

波浪荷载对斜坡式潜堤作用的数值分析

基于动量源数值造波消波技术,运用Fluent软件成功地模拟了在不同的斜坡角角度和水深组合下斜坡式潜堤所受的波浪作用。通过分析斜坡角角度和水深对斜坡潜堤所受波浪力的影响,得出斜坡潜堤所受波浪力受水深影响较大、受斜坡角角度影响较小。该研究为进一步深入研究斜坡潜堤在波浪动力荷载作用下的力学行为提供计算模型,并为实际工程设计提供了有价值的参考。     

强潮河口漫水丁坝上游冲刷的研究

通过对强涌潮地区钱塘江河口漫水丁坝断面模型试验及涌潮翻越丁坝的水力计算研究 ,提出涌潮作用下漫水丁坝上游冲刷坑的形成机理 ,建立丁坝上游冲刷坑水深与潮前水深、涌潮高度、丁坝高度及丁坝上游面平台宽度的关系 .以此为基础 ,提出估算丁坝上游冲刷坑水深的方法     

水下圆柱冲刷的时间演变（英文）

Temporal evolutions of scour at submerged circular cylinders were investigated. Flow visualization was carried out around the cylinders over plane, under developed and equilibrium scour holes. Video analysis technique was used to formulate the equations for determining the diameter of the horseshoe vortex around the submerged cylinders, which is also verified from the vector diagrams drawn using the velocity measurements. The scour process similar to live bed scour was noticed around the downstream cylinder. The diameter of the horseshoe vortex is found to depend on the diameter of respective cylinder, submergence ratio,spacing between the cylinders and skew angle. This formulation along with the dislodgement and transportation of a single sediment particle is further incorporated in the proposed model for determining the time variation of scour around the submerged cylinders. It is evident from the results that the upstream cylinder shelters the downstream cylinder and thereby reduces the scour at the downstream cylinder. Proposed model is further extended to incorporate the effect of non-uniformity of the sediment particles on the time variation of scour depth. The results indicate significant reduction of scour depth of around 6% and 35% for upstream and downstream cylinders respectively due to the formation of the armor layer. The model is also compared with the local scour component of field data around cylindrical bridge piers to establish the differences in the scour process around a partially submerged cylinder and fully submerged tandem and skewed cylinders.