The method of imbedded Lagrangian element to estimate wave power absorption by some submerged devices

A simple approach is described to estimate the wave power absorption potential of submerged devices known to cause wave focusing and flow enhancement. In particular, the presence of a flow-through power take-off （PTO） system, such as low-head turbines, can be accounted for. The wave radiation characteristics of an appropriately selected Lagrangian element （LE） in the fluid domain are first determined. In the limit of a vanishing mass, the LE reduces to a patch of distributed normal dipoles. The hydrodynamic coefficients of this virtual object are then input in a standard equation of motion where the effect of the PTO can be represented, for example, as a dashpot damping term. The process is illustrated for a class of devices recently proposed by Carter and Ertekin （2011）, although in a simplified form. Favorable wave power absorption is shown for large ratios of the LE wave radiation coefficient over the LE added mass coefficient. Under optimal conditions, the relative flow reduction from the PTO theoretically lies between 0.50 and 1 2 ≈ 0.71, with lower values corresponding to better configurations. Wave power capture widths, the sensitivity of results to PTO damping and sample spectral calculations at a typical site in Hawaiian waters are proposed to further illustrate the versatility of the method.     

涌浪控制海域典型海港工程总平面布置*

对于涌浪控制海域,国内外规范中尚未有成熟、详细的海港工程总平面布置方法。结合几内亚湾海港工程,以业主对年不可作业率小于1%的要求为出发点,遵循国际通用规范标准中平面布置原则,以连续23年的风、浪、潮、流后报资料为基础,采用波浪数学模型,针对主力船型的操纵及系泊分析、龙骨下水深研究等多种手段对总平面布置进行优化。结果表明,优化后的方案具有便于使用、工期短、工程量省等优点,可为类似工程提供参考。     

单挡板桩基透空堤的透浪系数物理模型试验*

依托实际工程,对桩基挡板式透空堤的消浪特性开展物理模型试验研究,优化堤型结构,并将前人的研究成果进行应用。结果表明,对于受越浪影响较大的防波堤,堤后透射系数与堤顶越浪和堤底透浪有关,有必要在计算时考虑堤顶越浪这个因素;对桩基挡板式透空堤进行设计优化时,可以通过增加挡浪板的入水深度或增加堤顶高程或两者同时调整等方式增强其消浪特性;推荐使用Wiegel公式进行单挡板桩基透空堤透浪系数的估算;各家公式有各自的适用条件且针对的结构形式较简单,运用到实际工程中存在误差,需要分析不同工程所处的环境特点及结构设计特点,合理选择公式进行计算。     

直立堤迎浪面小角度变化的波浪力分析

基于FLOW-3D软件,采用推板造波及孔隙消波相结合的方法构建三维数值波浪水池,研究直立堤在波向与迎浪面小角度（≤15°）变化时所受波浪力。数值模拟结果表明：1）墙面测点波浪力在各堤面坡度及各测点之间随波向的变化趋势大体相似,在90°波向时有最大值。2）同一堤面坡度下墙底各测点之间波浪力随波向的变化趋势不尽相同,同时堤面坡度的存在会影响其变化趋势。3）波浪力在墙面上的分布,无论是在何种堤面坡度或任一波向作用下都基本相同。4）墙底波浪力近似梯形分布。5）在大多数波向下,墙面及墙底测点波浪力的最大值出现于堤面具有一定坡度时。     

透空式双排圆筒防波堤消波性能数值模拟研究

双排圆筒防波堤是一种新型透空式防波结构,具有结构形式简单、利于水体交换、生态环境友好等优势,适用于软土地基海域的后方防护。双排圆筒防波堤利用前排桩、后排桩和后排挡浪板形成复杂的波浪掩护作用。为了研究该新型防波堤结构的消波性能,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM,建立基于有限体积法和VOF模型的三维数值波浪水槽,开展了不同布置情况工况下的数值模拟。模拟结果表明,双排圆筒的消波性能受到前后排间距、前排圆筒间距等布置参数影响,模拟工况双排圆筒消波率在34%～50%。     

马迹山海域风和波浪特征分析

针对马迹山海域风和波浪特征,利用连续一整年的风和波浪资料进行数学统计相关分析,得到马迹山海域风和波浪要素分布特征。结果表明,马迹山海域波浪类型为以风浪为主的混合浪;观测期间最大波高为4.59 m,平均波高在0.20～0.42 m;最大波周期为9.50 s,平均波周期在2.66～3.01 s;马迹山海域全年常风向为NNW向,春、夏季常风向分别为S、SSW向,秋、冬季常风向均为NNW向,马迹山海域全年强风向为NNW向;春、夏季波高与风速的相关性一般,秋、冬季两者的线性关系明显。     

3600DWT超规范油船舱段结构有限元分析

船舶设计与结构分析是保证船舶安全的基本前提,而如何更有效对船体进行设计和结构强度分析对于船舶安全具有重要意义.通过充分利用DNV的Sesam软件和MSC.patran以及MSC.Nastran几个软件的优势,以对一艘3600DWT双底双壳超规范油船进行了屈服强度和屈曲分析,以及找出船舶在不同工况下所对应的承载规律,对于正确地进行非规范船结构强度直接计算具有指导作用和实用价值.     

环境载荷对自升式钻井平台动力响应的影响

为了研究海流载荷、波浪载荷、风载和浮力等环境载荷对自升式钻井平台力学响应的影响,进行了某平台在自存工况和作业工况下的数值分析。分别采用等效梁单元、梁单元、线性弹簧单元和线弹性基础模型来模拟船体、桩腿、船体-桩腿和桩靴-土壤。应用Stokes fifth-order波浪理论模拟水质点的运动规律,得到平台的响应特性。考察了各种环境载荷对平台数值计算结果的影响。结果表明:在自升式平台建模过程中,须要考虑浮力的作用,还应特别关注风载的影响,其次是海流载荷,最后是波浪载荷。     

极浅水单点系泊系统的设计研究

在分析研究单点系泊系统的主要形式、特点和适用范围的基础上,选取了软刚臂单点系泊系统作为的"海洋石油113"新单点系泊系统,针对其设计中遇到的难题,进行了深入研究,归纳总结了极浅水海域单点系泊系统的设计时所重点关注的设计基础、低频波浪力、触底和上浪等关键问题,为今后极浅水单点系泊系统设计提供一点借鉴经验。     

不规则波浪在陡坡上非线性传播变形的试验研究

通过试验研究了不规则波浪在一陡坡(1:10)上的传播过程中的非线性特征。为达到研究目的,在试验水槽中以JONSWAP谱为靶谱生成了两组随机波浪。试验结果显示,在坡前常水深区域和坡顶,两种波况下波高分布均符合瑞利分布;但是在变浅区域两种波况的波高分布却不尽相同。应用基于小波变换的二阶相位谱来分析波浪在传播过程中的非线性相位耦合特征,结果表明：随着水深的变浅,波浪的非线性逐渐增强并且参与非线性相互耦合的频率成份也越来越多。通过二阶相位谱发现：随着水深的减小,参与最强的非线性相位耦合频率向高频处移动。另外通过傅立叶频谱、二阶谱以及二阶频谱共同分析陡坡上两组波况下低频波浪的演化情况。