随机波浪联合折射绕射数学模型

基于波浪能量谱理论,导出了考虑底摩擦的复杂地形能量谱的联合折射绕射数学模型,在能量谱为单一频率组成波时,模型则简化为规则波的联合折射绕射方程.实际计算结果表明:本文提出的随机波浪联合折射绕射数学模型是合理的,在浅水区应该考虑底摩擦作用.     

低频波浪在单突堤附近的传播变形研究

文中采用Boussinesq数值波浪模型,模拟了低频波浪—碎波拍在港口单突堤处的传播变形。通过与理论解的对比研究验证了数值模型的正确性和可靠性,同时将碎波拍与短波进行对比研究,结果表明,低频波浪在单突堤后的绕射系数大于短波的情况,而在堤前的反射系数的最小值和部分位置处的极大值高于短波情况。     

虾峙门航道口门附近水动力特征研究

以2015年5月10—19日(小潮至大潮)在虾峙门航道口门附近水域的定点水文测验资料为支撑,利用调和分析、数理统计及机制分解等方法研究该水域水动力特征及水体输移机制,研究结果表明:虾峙门航道口门附近潮汐性质为中等强度的非正规半日浅海潮;潮波特性近似于典型前进波特性;潮流运动形式处于往复流向旋转流的过渡区,呈顺时针方向旋转;潮流流速垂向分布表现为由表至底减小,最大流速出现在表层或0.2H层;垂线平均流速表现为大潮小潮中潮;该水域涨潮流占主导优势,且小潮至大潮优势流逐渐减小。水体输移动力以欧拉余流为主,同样表现为大潮小潮中潮。     

航道开挖对波浪传播影响的试验研究

针对航道的开挖对于航道区域波浪传播变形影响较大的问题,基于波浪整体物理模型试验方法,对航道开挖后波浪在航道区域的传播规律进行研究。结果表明:航道迎浪侧最大比波高与波浪入射角度成反比,航道背浪侧的最小比波高与入射角度成正比。波浪小角度入射时,航道对波浪的折射作用较强,航道内波能衰减也较大;当波浪大角度入射时,航道对波浪的折射作用较弱,波浪穿越航道的能力较强,此时航道迎浪侧的比波高与谱峰周期成正比,航道内水深越小,航道对波浪的折射作用越强,迎浪侧的波能集中越大。     

应用OpenGL动态模拟波浪对结构物的绕射

应用高阶边界元法计算了波浪对任意三维结构物的绕射。通过选取合适的格林函数,避免了在广阔海域中积分,仅需要在物体表面积分。此外,应用OpenGL技术在计算机上动态显示波浪的绕射过程。显示程序可以调节视角、显示模式、背景颜色和光照等参数。最后,应用文中程序计算了波浪对单个圆柱、单个方箱以及工程实例中的Snorre平台的绕射,通过对计算结果的动态显示,直观地显示了波浪与结构物作用的结果。     

在缓变地形和流共同影响波浪的绕射计算

在波流共存场中利用波浪弥散关系的迭代计算求得波向与流向的夹角以及波浪在随流运动坐标系中的相对频率,然后在利用浅水环流方程求得水流速度场的基础上,运用有限元法求解Kirby(1984)推导的含流的缓坡方程,从而得到在缓交地形和定常流场共同影响下的波浪场的解.     

船舶在波浪中航行时绕射问题的线性时域解

本文研究了水面船舶(物体)在波浪中航行时的绕射问题,求得了有航速船舶绕射问题线性时域解的理论模型.提出了计算波浪绕射力的公式.对于细长形的船舶.作者给出了计算波浪扰动力的公式,使得在时域中有航速船舶波浪扰动力的计算,可以用辐射势和入射波势来表示,而不须求解绕射势.利用本文所提出的波浪扰动力公式.在求解波浪扰动力时,对于任意多的入射波频率,只要解算积分方程一从而大大节省了计算工作量。本文还证明了在波浪中航行的一般三维物体,如果在自由面条件简化时,假设定常兴波势为有限量价,则在波浪绕射力公式中,不存在水线积分项。从数学上证明了水线积分项在物理上反映了自由面条件中定常兴波势和不定常势之间的耦合效应。在算例中,运用本文导出的波浪扰动力公式对 Wigley 船型进行了波浪扰动力的求解,与试验结果和现有理论方法的数值结果进行了比较,吻合良好.本文还对各种参数的影响进行了讨论,对计算结果所反映的物理现象作了分析。     

天津临港工业区开挖航道对港外波浪传播的影响

结合天津临港工业区的建设,进行整体物理模型试验.根据试验结果研究开挖航道对港外波浪传播的影响,分析航道在水深、波向等影响因素下航道中心和迎浪侧波高沿程变化规律,讨论防波堤堤头设计波高的选取.研究结果明确、可信,可作为工程设计的依据.     

港域波浪联合绕射、反射特性试验研究

针对港域波浪在绕射、反射联合作用下波况复杂的特点,基于港口波浪整体物理模型试验,对不规则波作用下港域内波高扰动系数的分布规律进行研究。研究表明:在波浪绕射作用或波浪反射作用占主导地位的掩护区域,多向不规则波的扰动系数与谱峰周期正相关,且周期相差越大,扰动系数相差越大。在波浪反射占主导地位的波浪绕射联合作用下,单向不规则波的扰动系数随谱峰周期的变化无明显规律性关系,且波浪反射对波向十分敏感。在存在原有建筑物反射的物理模型试验中,需要将模型边界反射模拟准确,否则可能造成试验失败;数学模型亦然,对相关建筑物需选取合适的反射系数。研究结果对后续的港口工程建设有重要的借鉴意义。     

孤立波作用于V形薄壁防波堤的绕射波浪力

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态作用于离岸结构。基于波浪绕射理论,推导V形薄壁防波堤的一阶孤立波绕射理论解。通过对孤立波作用于防波堤的波浪力进行计算,研究孤立波对V形防波堤的作用规律。通过对180°张角的有限长薄壁V形堤足够长时的绕射波浪力计算,与无限长直立薄壁堤的孤立波反射波浪力进行有效的相似性比较。结果表明:孤立波的最大无量纲波浪力明显大于相同浅水条件下Airy微幅波理论的对应结果,由此反映浅水波的非线性效应;孤立波入射角、V形堤张角、防波堤臂长与水深比以及孤立波特征参数等因素的变化均将对波浪荷载产生一定的影响。     

椭圆余弦波对圆弧型固立防波堤的绕射波浪力

基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导浅水波对圆弧型固立防波堤绕射的波势解,据此计算作用于防波堤的水平波浪载荷。结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

波浪对二层海水中的直立圆弧形透空防波堤的绕射

基于二层海水的微幅波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了在二层海水中波浪对直立圆弧形透空防波堤绕射的波势解析解,并据此分别计算了作用于防波堤的表面波与内波载荷以及最大波面分布。计算结果表明:在防波堤结构表面适度布孔既可以明显减小所受到的表面波与内波载荷,又可改变绕射水波的最大波面分布。而表面波与内波各自作用于防波堤上的无量纲最大波浪载荷可能具有相同量级,说明内波作用不可忽视。海况与波浪条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪的绕射均有一定影响,而表面波与内波在波浪作用的变化规律上存在一定差异。     

港口总平面布置中考虑开挖航道港池对波浪的影响分析

开挖航道能对波浪起折射作用,港池航道开挖浚深能有效吸收波浪能量。结合开挖航道港池对波浪影响的研究及其它因素,分析确定工程总平面布置。实际营运结果表明,港口的营运使用、泥沙回淤、港内波浪问题都反映良好。充分验证了工程设计考虑因素的合理准确。