印尼爪哇岛南岸波浪双峰谱特征分析

印度洋北岸的波浪来自于几千公里以外的风浪传播变化,波向集中、周期长、强度大。实测波浪进行统计时波周期经常呈现混合浪的特征,季节性变化比较大,雨季周期长、旱季周期短。根据2010年2月～2011年12月在印尼爪哇岛南岸中部的实测波浪资料,对波浪谱进行分析研究。通过对各月份内逐日的波浪过程进行能量谱分析,得出印尼面向印度洋的爪哇岛南岸存在2种波浪结合的双峰谱特征,雨季低频涌浪能量大,旱季低频涌浪和高频波浪能量相当。     

董家口港海域涌浪传播对船舶航行的影响*

涌浪会增加进出港船舶操纵难度和航行风险,研究港域波浪尤其是涌浪的传播对船舶操纵有重要意义。基于非结构三角网格构建波流耦合数学模型,研究董家口港海域涌浪传播特性及波生流产生的规律。结果表明：涌浪从外海传至董家口港附近有效波高衰减过半,且波高初始值越大,衰减越剧烈;ESE方向的涌浪更难衰减,这是大浪多发生在该方向的原因;涌浪波高越大波生流越大,低潮时波生流大于高潮时;船舶工作区内波生流一般在0.1 m/s以内,为潮流最大流速的5%~7%;董家口港区的涌浪主要通过波浪对船体的直接作用影响船舶运动,波生流对船舶的作用较小,一般可忽略不计。     

涌浪及长周期波作用下打桩船动态响应试验研究

工程船舶由近岸施工逐渐走向外海施工,然而非洲和拉丁美洲的一些国家海域波浪周期较大,对工程船舶安全作业带来很大困难。通过物理模型试验,系统研究了打桩船在涌浪长周期波作用下的动态响应,给出船舶运动量随波浪的变化规律,特别是波浪周期接近船舶自振周期或锚泊系统自振周期时,船舶的运动量增大明显。有关研究成果可为打桩船外海作业特别是涌浪长周期波海域施工作业提供技术参考和支撑。     

西非海域环境条件下FPSO运动及载荷响应特性研究

针对在西非海域作业的某多点系泊30万吨FPSO,研究西非海域特定环境条件下的双向风浪及涌浪的联合作用对该FPSO运动及载荷响应的影响。文中基于三维势流理论对FPSO运动响应进行数值分析,并与试验值幅值响应算子(RAO)对比。利用双Ochi-Hubble谱的短期预报,论述FPSO在双方向风浪及涌浪作用下的运动幅值、加速度及载荷响应;论述涌浪方向对运动及载荷响应的影响,并考虑涌浪周期敏感性的影响,对FPSO运动加速度、幅值、波浪弯矩、波浪剪力进行数值分析;总结了FPSO在双方向风浪及涌浪作用下运动及载荷响应根据浪向的变化特点,以及FPSO波浪载荷受风浪和涌浪周期敏感性影响的特点,为西非FPSO后续的结构设计提供参考。     

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。     

涌浪控制下的砂质海岸建港条件关键技术研究

本文主要基于长周期涌浪控制下砂质海岸的特征与建港特点,结合近年来承担的工程研究项目作为典型代表,根据当地海域季节性长周期涌浪长期作用的特点,分别对海岸波浪动力条件、岸滩演变规律及建港淤积问题进行了分析研究。得到了波浪防护决定港区口门朝向、破波带宽度决定防波堤规模以及泥沙冲淤强度决定港区口门位置等重要结论。     

MIKE21谱模型在台风浪数值模拟中的应用

基于能量平衡模型-SW(Spectral Wave model)对经过琼州海峡的台风浪进行了系统的计算,给出了琼州海峡内台风浪的分布情况及统计结果,对实际工程的建设具有重要的参考意义.SW模型是基于非结构网格的新一代风浪谱模型,可以用于计算风浪、涌浪的成长、衰减和传播;而且可以考虑近岸海底地形和建筑物引起的波浪绕射和反射效应,基本上可以满足局部区域波浪计算精度的要求.     

台风"莎莉嘉"过境期间某泻湖内波浪特征分析

通过在某岛礁泻湖内布置ADCP波流测量仪器,采集到2016年21号台风"莎莉嘉"期间的波浪数据.结合布置在泻湖口处风速仪的风实测数据,本文对该时间段内的波浪特征进行分析.由波浪统计数据分析发现有义波高随时间的变化趋势与风速的变化趋势高度重合;谱峰周期的变化则要晚于风速的变化;谱峰方向在台风起主导作用期间与风向高度一致.通过分析多个无因次参数以及对风浪和涌浪进行分离发现测点与台风中心距离开始变大的这个时间点有着重要的意义.在该时间点,波长开始变长,波浪由无限水深波浪转变为有限水深波浪.一些波浪特征值,比如谱峰周期、a/L,也发生比较大的变化.此后在七级风半径不再覆盖测点时,该处波浪由风浪转变为涌浪.对波浪谱进行分析发现,在台风主导期间,其谱为单峰谱,其余时间则为双峰谱.     

台风“鲇鱼”作用下南海波浪场的数值模拟研究

运用第三代海浪模式WAVEWATCHⅢ,以台风模型风场与美国NCEP风场的合成风场为驱动风场,模拟西北太平洋在台风"鲇鱼"期间的波浪变化情况。在运用卫星高度计波高资料对预报模型进行验证的基础上经进一步分析认为,台风"鲇鱼"产生的波浪在北部湾以风浪为主,涌浪较少,而在北部湾以外的南海产生的波浪以涌浪为主,涌浪波高可达3~6 m,周期为12~16 s。在台风"鲇鱼"由东向变为向北行进过程中,在南海产生的涌浪也由东向逐渐变为东北向。     

涌浪条件下斜坡式防波堤堤脚块石稳定性

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,防波堤在涌浪作用下的稳定性尚未得到全面认识。对于斜坡堤,除了护面对其稳定性至关重要外,堤脚对其稳定性也很重要。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪断面和局部整体物理模型试验,对涌浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性进行了研究。根据试验结果,对比正向和斜向波浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性结果,重点分析了斜向波浪作用下斜坡堤堤头圆弧段堤脚块石发生破坏的原因及其随入射波浪周期和水位的变化关系,并对原方案堤脚进行了优化。     

基于缓坡方程在岛礁地形上波浪破碎的模拟研究

波浪从深海传至近岸岛礁时,一般需要经过落差较大的礁坪边缘,水深急剧变化,导致波浪在传播过程中发生破碎,因此准确模拟波浪的破碎过程以及破碎后的波高大小,对于岛礁海岸工程建设具有重要的意义。缓坡方程是描述近岸波浪传播变形较好的数值模型之一,文章在采用自适应有限元求解缓坡方程所建立的数值计算模型的基础上,引入描述波浪破碎的模型,建立可以描述波浪破碎影响的近岸波浪数值模型。基于二维岛礁地形上的波浪实验,比较分析了4种不同的波浪破碎能量损失因子,给出了适合于岛礁地形条件下波浪传播破碎模拟的模型。     

涌浪建模与仿真的研究综述

涌浪作为海浪的一种表现形式,是严重的海洋自然灾害,其形成机制、运动形态及传播过程很复杂,对其研究和预报也非常困难,给海上船舶、钻井平台、海岸以及近岸建筑物等带来极其严重破坏。本文介绍了涌浪的基本特性及其危害性,总结梳理了风、涌浪的分离方法,分析综合了对涌浪模拟和预报的各种方法及其优缺点和适用场合以及前人在涌浪模拟研究方面做出的突出贡献及不足,提出了未来研究的展望和思路。     

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构。研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大。     

中国内海台风浪传播和演化过程数值模拟

基于波作用量守恒方程建立我国内海台风浪生成与传播的模型。用谱峰周期来界定涌浪,通过对全区域的典型台风浪过程的模拟计算,分析了内海台风浪时、空分布特征和演化过程。研究表明:台风登陆后,从能量扩散速度判断,应经历能量由高频向低频转化的过程(易形成长周期波浪),均可传播到渤海海域。生成长周期波浪后,波能衰减速度显著减慢,长周期波浪可在我国北方海域生存2 d以上。涌浪在台风登陆之后的传播速度很快,为50～60 km/h,涌浪传播速度在我国内海可以达到台风中心运动速度的2倍左右。     

基于RANS/LES混合方法的近岸水域波浪增阻影响的数值模拟

分析船舶在近岸水域航行时所受波浪增阻大小的影响因素，以寻求降低波浪增阻的方法。基于近岸水域中船舶阻力理论，采用雷诺平均（RANS）和大涡模拟（LES）相结合的方法进行数值求解，并运用两相流方法和造波消波技术建立数值水池模型。用Fluent求解器对船舶在不同工况下的波浪增阻进行数值模拟。试验结果表明：用该方法对近岸水域航行的船舶进行波浪增阻的数值模拟可有效提高计算机运算效率，在粗糙网格层面上得到的计算结果精度良好；船舶在近岸水域中航行时的波浪增阻随波高的增加而增加，并且与船体湿润面积呈正相关；船舶在近岸水域以中低速航行时所受波浪增阻随弗劳德数的增加而增加。该研究为近岸水域通航船舶减小航行阻力提供了可行的方法与思路。     

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。     

斯里兰卡科伦坡港海域岸滩演变特征及泥沙环境分析

根据科伦坡港海域两次季风影响期的水文泥沙实测资料,结合其他相关数据资料及研究成果,采用现场踏勘、资料分析和遥感影响分析对比等技术手段对该工程进行了研究。分析结果表明,拟建工程区海域砂源有限,水体整体比较清澈,悬沙浓度相对较小,而海床沉积物质主要以中砂和中细砂为主,在常年波浪作用下,近岸坡度较缓但破波带附近迅速变陡,为典型的砂质海岸。海岸线整体平直、且无沙嘴及明显泥沙输移痕迹和局部堆积体,近岸泥沙相对不活跃,多以近岸输移运动为主。通过岸滩演变分析,历史上该海岸呈现逐渐侵蚀冲刷的趋势,海床侵蚀强度平均在0.04 m/a左右。另外,基于风浪和涌浪的分频分级统计资料,还对拟建工程海岸的岸滩稳定类型、沿岸输沙和横向输沙能力进行了估算。     

基于Boussinesq模型的刚性植被水域波浪传播特性数值分析

通过在Boussinesq水波模型中引入拖曳应力项来考虑植被对波浪的衰减作用,建立了波浪在近岸刚性植被水域传播运动的数值模型。在对模型进行验证的基础上,模拟分析了植被特征参数与入射波要素对波浪传播运动的影响。数值模拟结果表明,波浪在近岸植被区传播时,随着植被密度和植被淹没高度的增加,波浪传播中波高衰减率增大、波能损耗率增大;随着入射波高的增加,波浪传播中波高衰减率增大、波能损耗率增大。     

堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响建模研究

涌浪在撞击到堤坝后,受到反作用力的作用会形成二阶涌浪,对行驶船舶产生不同的影响。为进一步了解堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响,提出堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响建模研究。计算堤坝涌浪的二阶波浪模型,通过傅里叶函数获得单位时间下堤坝涌浪的能量阻力系数;根据获得的阻力系数,建立船舶行驶中的涌浪阻力干扰系数模型,从而得到堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响模型;通过仿真实验对模型反映数据进行对比测试,证明设计模型的客观有效性。     

远海岛礁近岸波浪观测技术比选

概述近岸海域波浪观测有关规定和常用观测技术,阐述远海岛礁近岸海区地形特点和环境条件。在此基础上,对适用于远海岛礁近岸海域的波浪观测技术进行比选,并开展现场观测工作,为岛礁工程建设和生态保护等领域提供可靠基础数据。