长江链子崖滑坡涌浪特征及对航道影响预测研究

为了提高滑坡涌浪对内河库港影响程度的认识,选取长江链子崖滑坡地质灾害为研究对象,收集区域水文、河床形态、泥沙、通航情况及地质等资料,分析其地质构成、滑动机理、运动过程及涌浪的形态特征等。结合已有滑坡涌浪及爬高预测计算公式,进行工程实例的验证,确定了滑坡涌浪对航道的影响程度。研究结果具有较高的实用价值,可应用于水库滑坡涌浪的对库港影响的预防预报工作。     

涌浪基本理论研究综述

涌浪作为影响严重的海洋灾害之一,因其发生时对在行船舶、石油平台等海洋结构物以及近岸建筑物的破坏性,发生机制的复杂性等原因,一直备受全世界相关领域研究人员的关注。本文首先介绍了涌浪的危害性,然后从研究对象不同角度、研究方法的发展及得出的主要结论等方面阐述了到目前为止国内外学者对涌浪的认知程度。最后,总结前人对涌浪的研究多集中在外观特性的归纳、内部结构的理论推导及整体特征的数值模拟等方面,提出对特定海域涌浪的生成机理及运动特性等方面研究的不足,以期能够为以后的涌浪研究工作提供一些思路。     

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。     

中国东海涌浪对浮托设计的影响

针对东海的环境条件较为恶劣,且存在明显的涌浪,采用MOSES软件,通过时域模拟,分析浮托过程中的运动和碰撞载荷,主要包括对涌浪在浮托分析中的模拟,以及涌浪和风浪共存的情况下对浮托分析中运动和碰撞载荷等关键因素的影响。     

海浪预报在港口合理化运营中的应用

长时间、长周期的涌浪,对大型船舶的系靠泊及作业会产生较大影响,可靠的波浪预报数据能够为大型船舶及港口的运营提供生产决策依据。本文基于先进的海浪预报数值模式及技术手段,针对董家口港区影响船舶安全生产作业的海浪进行精细、准确的预报、预警。通过对该港区数值模拟与海浪监测站实测有效波高进行对比,两者吻合较好,均方根误差满足业务化海浪预报要求,为保障船舶系泊安全,合理进行生产调度,提高码头装卸效率提供科学指导。     

基于流固耦合方法的漂浮塔柱式风力电站减振器设计

假设漂浮式风力发电站Hywind用于我国海域内,对其在涌浪、浮力及内部减振器共同作用下的扭转响应进行了理论分析。针对电站塔柱的具体结构和涌浪形式,按调频减振的原理设计了三款减振器。经过模型简化后,使用分离求解双向耦合的数值模拟方法对减振器抑制Hywind电站塔柱在涌浪作用下发生的周期性受迫扭转振动的特性进行求解。数值结果用于指导减振器的参数优化,优化后的三种减振器的抑振力幅值接近了理论设计值,其中联合减振器结合了其余两者的优势,在相同的空间中安装1.82%的减振质量可以抑制17%的扭振幅度,具有进一步研究和推广价值。     

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。     

CFD动态网格技术在水下航行体非定常操纵运动预报中的应用研究

针对水下低速航行体非定常操纵运动中雷诺数及水动力系数随时间变化这一特点,文章采用基于动态网格技术的CFD数值方法对其进行运动模拟.通过对传统动态混合网格模型进行发展,提出了一种改进的动态混合网格模型,以此建立了非定常操纵运动数值预报方法.为验证所建立的数值预报方法对水下低速航行体操纵运动水动力的预报精度,并以带攻角均匀直航的滑行状态为研究对象,应用动网格技术对一典型水下低速航行体缩比模型主体及带附体的水动力进行了计算,结果与风洞模型试验结果吻合较好;文中进而将其应用于一水下滑翔机自航模非定常运动的预报,结果与试验符合较好,初步验证了动网格技术的应用能力和所建立的预报方法的有效性.文中的工作可以为水下航行体及其自航模非定常操纵运动的数值模拟提供基础.     

双台风下江苏沿海的波浪数值模拟

为研究江苏沿海海域受双台风布拉万和天秤的影响情况,应用Holland模型与ERA背景风场数据构建双台风布拉万和天秤的模拟风场,结合MIKE SW模块进行台风浪的数值模拟试验,通过与卫星轨道数据、实测站点数据对比对模拟的有效波高进行了验证,研究了东中国海范围和江苏沿海海域的波浪场(混合浪、风浪和涌浪)特征。其中,在模拟风场的构建中,比例系数e至为关键,通过进行参数试验确定较优系数值。研究结果表明台风布拉万主要以风浪形式影响江苏沿海海域,出现的风浪最大值为10.4 m,台风天秤是以涌浪形式影响,涌浪最大值为2.4 m,且台风布拉万的影响强度明显大于台风天秤。     

CFD敞水螺旋桨性能计算分析

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。基于计算流体动力学(CFD)理论和CFD商业软件进行研究,采用分区混合网格方案和动网格技术及旋转坐标(MRF)方法,结合RANS方程和RNG湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟,得到该螺旋桨的推力及其转矩。经与试验结果比较分析,证实该方法能实现对螺旋桨的敞水粘性流场模拟,预报其敞水性能。     

山体滑坡海事风险的三维测度方法

为了更科学地评判山体滑坡灾害导致的海事风险并且科学实施水上交通管制决策,研究山体滑坡海事风险的三维测度方法。以大中规模剧动式滑坡涌浪为研究对象,根据山体滑坡海事风险的形成过程研究其海事风险的三维测度方法,提出了以山体滑坡变形破坏阶段、滑坡涌浪规模、涌浪损毁船舶的系统风险综合系数为测度指标的海事风险评判模型,并通过实例说明该方法及风险评判模型的应用。研究结论表明:该海事风险测度方法及评判模型,考虑了山体滑坡险情水上交通管制的主要因素,全面地反映了山体滑坡灾害导致的海事风险特征。     

基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究

论文针对水面船CFD标模KCS,进行CFD计算,模拟实船功率性能预报研究。比拟基于模型试验的水面船功率性能预报,开展了船模阻力、螺旋桨模型敞水和船模自航的数值模拟。通过对CFD模拟结果的分析,获得KCS实船的自航因子,并预报了设计航速下的实船功率。CFD计算模拟、分析及预报结果,都与模型试验及基于模型试验的预报结果进行了比较,总体上符合较好。     

冰区航行船舶冰载荷研究进展综述（英文）

文章对冰载荷预报技术进行了研究与评估。给出了冰载荷的描述、定义,对预报方法进行了分类,并讨论了预报技术中的困难与难点。综述了理论预报方法和数值模拟技术,并分析了这些理论和方法的特点。指出这些预报方法的优点与缺点,并对今后的研究与开发工作给出了几点建议。     

冰区航行船舶冰载荷研究进展综述

文章对冰载荷预报技术进行了研究与评估。给出了冰载荷的描述、定义,对预报方法进行了分类,并讨论了预报技术中的困难与难点。综述了理论预报方法和数值模拟技术,并分析了这些理论和方法的特点。指出这些预报方法的优点与缺点,并对今后的研究与开发工作给出了几点建议。     

涌浪形成与传播滑坡模型试验研究

为了对滑坡导致涌浪形成、传播特征进行研究,建立了水槽块体滑坡模型。利用小波变换方法得到涌浪对应时频域能量谱,发现低频成分较高频成分传播速度更快,涌浪体现出频散波特性。分析了滑块入水速度、滑块密度、滑块体积等基本因素对涌浪特征的影响。对上述基本因素进行无量纲化处理,经多元线性回归分析得到涌浪相关物理参数经验公式,对比了前人公式,对实验数据拟合效果较好,为实际滑坡涌浪灾害预防提供支持。     

双峰谱海浪的数值模拟技术研究

海上的波浪观测资料统计表明，海上纯风浪和纯涌浪的出现机会比较少，大部分以混合浪形式出现，其频谱结构多为双峰甚至多峰。研究双峰谱波浪的模型表述和数值模拟技术，对三种典型的双峰谱海浪进行了数值模拟，仿真结果表明了双峰谱海浪数值模拟的有效性。     

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。     

船舶水动力砰击预报技术综述

文章对水动力砰击预报技术进行了研究与评估.介绍了水动力砰击现象的描述、定义,对预报方法和理论进行了分类,并讨论了预报技术中的困难与难点.综合叙述了预报方法的理论分析与数值模拟,指出这些预报方法的优点与缺点,并对今后的研究与开发工作给出几点建议.     

山区航道滑坡涌浪对中小型船舶的破坏特征及防控

为防控滑坡涌浪对船舶造成破坏,以山区航道中小型船舶为对象,通过物理模型试验分析滑坡涌浪的传播衰减规律,在此基础上研究滑坡涌浪对船舶稳性和浮性的破坏特征,并给出山区航道中小型船舶防控滑坡涌浪的建议。结果表明,对于处在航行、锚泊、系泊状态的船舶,其破坏特征各不相同;对于山区航道中小型船舶,其浮性比稳性更容易受到涌浪破坏;船舶在直射区内比直射区外更容易受到破坏。研究成果可为类似工程提供参考。     

基于OpenFOAM的异重流数值模拟分析

由于异重流常常会对港池、船闸、渠道中的航行产生阻碍作用,因此对异重流的研究是十分必要的。文章基于开源CFD软件OpenFOAM对异重流进行了数值模拟分析。通过对膨胀波、内涌浪、Kelvin-Helmholtz不稳定、涡以及前缘高度的研究来了解异重流演化过程中的结构变化。对比四种不同粘性的异重流模拟可以发现,流体粘性对异重流演化过程中的耗散有着明显的影响。流体的粘性越小,异重流演化过程中两种流体界面处的涡越复杂。通过对比异重流演化期间的前缘位置、速度、雷诺数以及弗劳德数可以发现,Minmod方法和SuperBee方法得到结果分别与Berntsen提出的BOM模型和MITgcm模型得到的结果吻合。当流体粘性较小时,采用Minmod方法模拟的异重流耗散现象比SuperBee方法得到的结果更为明显。