不规则波作用下圆柱墩群上的波浪力

本文用谱分析方法计算了不规则波作用下圆柱墩群上的波浪力,给出了理论的群墩影响系数,文中对二个墩、三个墩,四个墩的情况分别用P-M谱与Bretshneider谱作了计算,并与规则波结果进行了比较,得到了一些有意义的结果.不规则方法得到的群墩影响系数随着墩间距的增加很快地就接近于弧立墩的情况.一般说来,当墩间距与墩径的比值大于4时,就可以不考虑群墩的相互影响.     

圆柱墩群上的波浪力

本文根据Maccamy-Fuchs关于单个圆柱墩的微幅波绕射理论,在严格考虑不同墩间相位差的基础上,研究了双圆柱墩情况下的波浪绕射场,得出了柱面上各点的波压力,作用在单位高度高柱上的波浪力,柱群中各柱的波浪力及整个墩群上的总波浪力的计算公式。对于等径的双圆柱墩群,编制了VORTRAN程序WFFTP,可供设计之用。     

浅水区圆柱墩群上的非线性波浪力

本文基于一阶近似椭圆余弦波理论研究了浅水区非线性波浪对圆柱墩群的绕射作用,推得了计算圆柱墩群上的非线性波浪力的计算公式。为验证所得的理论成果,在大连理工大学沿岸工程国家重点实验室的波浪槽内进行了模型试验,试验的波浪范围,其特征波周期T(g/d)~(1/2)=8.08～22.86,特征波高H/d=0.1～0.45.理论计算结果与试验结果吻合良好.研究表明,浅水区圆柱墩群上的非线性波浪力较之通常采用线性波理论的计算结果为大,其增大值随波浪非线性的增强而增大,可达相当大的数值。在本文计算和试验的范围内,最大可增大至4倍以上。建议当T(g/d)~(1/2)≥8时,应采用椭圆余弦波理论来计算波浪力。     

大直径圆柱体上的非线性波浪力

本文以Z方向的特征函数系为基础,将二阶散射势分解为满足齐次自由水面条件的速度势φ₂s s及满足齐次柱面条件的速度势φ₂s f,分别求解其对大直径圆柱体作用的二阶力.同时还考虑了由一阶速度平方和波面变化产生的二阶力.文中给出了计算各部分二阶力的计算式和kα=0.5-3.0,kd=0.5-5.0范围内的计算曲线供设计者应用.     

直立堤不规则波波浪力研究进展

综述了直立堤不规则波波浪力的研究方法,并围绕这些方法介绍了淡规则波作用下直立堤上波浪力的研究进展。这些研究涉及直立堤前的波浪形态、频谱及方向谱下的波浪力、物理模型的比尺效应、谱分析的有关成果和数学模型的应用等几方面。     

不规则波和流作用于圆柱上的正向力及横向力

本文研究了垂直圆柱体在稳定流与不规则波共同作用下的受力问题,给出了适用于这一流场下KC数的定义.本文利用Morison方程分析桩柱在不规则波和流共存场中受力的计算,给出了速度力系数C_d、惯性力系数C_m及横向力系数(C_L)_max及(C_L)_1/3随KC数的变化情况.本文还探讨了波流联合作用下横向力与合力特征值和正向力特征值的关系.     

抛石基床上圆柱墩底部的波浪浮托力

本文研究了抛石基床内由于波浪引起的非线性渗流的控制方程。抛石基床埋置于可渗可压缩的海床之内,研究了对置于其上的圆柱墩在线性波作用下,非线性渗流对墩柱底部的作用,并得到了它的解析解。应用此解,可以计算作用于抛石基床上圆柱墩底部的渗流压力分布、渗流力(即浮托力)及倾覆力矩,文中还研究了不同的基床相对厚度与不同的墩柱相对半径对渗流作用的影响,得到了一些有意义的结果。     

多向不规则波浪作用下群墩结构上爬高的计算研究

波浪的方向分布对波浪的传播及其与工程结构物的作用都具有明显影响,目前现有的研究大多是基于单向波浪进行的。为了研究方向分布对群墩结构上的爬高影响,基于规则波浪与群墩作用的理论解,结合多向不规则波浪的造波方法,建立了多向不规则波浪与群墩作用的计算模型,同时进行了物理模型试验对模型的有效性进行了验证。系统地对群墩周围及表面上的波浪爬高进行了计算分析,结果表明,方向分布对波浪爬高具有较大的影响,且不同位置处的影响并不相同,在实际的工程设计中如果按照单向波浪计算,可能低估或者高估群墩周围的爬高。     

孤立桩柱上不规则波浪力的计算

随着海洋石油,海上航运等事业的发展,海洋工程迅速增多。这些建筑物的设计外荷载常以波浪力为主,因此,正确确定波浪力对海洋工程具有重大意义,很早就引起人们的注意和研究。自然界的海浪汹涌澎湃,变化多端,是一随机过程,它对建筑物的作用也比较复杂。近十几年,由于海工建筑物向深海发展和大型结构的采用,其低阶自震频率很可能落入海浪显著部分的频率范围,此时结构物对不规则波的动力反响对结构应力分析等具有重大影响,促使对不规则波浪力的研究有较大进展。     

作用于小尺度圆柱上的波浪、水流力

基于Morison方程和线性波及线性波浪谱理论,经过系统的大量的实验研究,探讨了单柱与串、并列双柱在规则波和不规则波与水流共同作用下,圆柱上所受正向力、升力及其合力的特征。从而给出了单柱上速度力系数C_d、惯性力系数C_m及升力系数C_l与KC数的相关关系以及串、并列双柱所受正向力、升力及合力的群桩影响系数与相对桩距和KC数之间的相关关系。     

规则波作用下透空格栅板式防波堤波浪力试验研究

透空格栅板式防波堤是一种新型防波堤结构,为了促进该结构在实际工程中的应用,论文通过模型试验研究其所受波浪点压力和波浪总力的特征。试验结果表明,在规则波作用下,下层水平格栅板所受波浪点压力较上层水平格栅板大,且防波堤中前端波浪点压力分布不规律;相对板宽B/L对该防波堤所受波浪总力的影响较大,相对板间距S/h对其整体稳定性的影响次之,而相对波高H/h主要影响该防波堤的垂向受力;此外,当上层水平格栅板与静水面齐平且孔隙率相对较大时,该防波堤所受波浪总力最小,对其整体稳定性最有利。     

作用在海底管线上的波浪力

海底管线是海洋石油储运工程的重要组成部分。在设计和建造海底管线时,其强度和稳定设计都必须考虑波浪对海底管线的作用力。不论是由陆地伸向海洋的陆地与海洋连接的管线,还是海上单井与集油装置之间的连接管线,根据管线铺设区域的水深与地形的不同,大致穿过以下四个区域:一是水深大于1/2波长的深水区;二是水深介于1/2波长与波破碎     

中长周期波作用下的斜坡堤胸墙波浪力试验研究

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过将试验结果与我国现有规范中的经验公式计算所得结果进行对比,发现规范更适用于胸墙底淹没的情况,而对于肩台出水情况,规范计算结果小于试验结果。由此提出了一种新的波浪力计算方法,计算准确度得到明显提高。     

削角直立式防波堤上不规则波浪力的概率特征

本文基于欧拉座标一次近似式,通过不规则波波高的概率分布来推求作用在削角式直墙堤上的波浪压强峰值以及总水平波浪力峰值的概率分布。文中还对不规则波情况下越浪修正系数的形式进行了探讨,并对部分计算结果进行了实验验证。     

聚焦波作用下立柱高阶波浪力特性研究

以方形立柱作为研究对象,对其在聚焦波作用下的波浪力特性进行研究。研究主要基于计算流体力学数值方法,对聚焦波作用下方形立柱在固定、单自由度纵荡、单自由度垂荡三种运动状态下所受波浪力进行研究。利用phase-inversion逆相位分解方法对其高阶力特性进行分析。首先对聚焦波生成方法、数值计算方法与参数设置进行简要介绍,其次展示了三种运动状态下立柱在聚焦波作用下所受波浪力,并对其进行分析,最后利用phase-inversion逆相位分解方法获得高阶波浪力成分并对其载荷特性进行分析讨论。研究发现逆相位分解方法可以有效分离波浪力高阶成分,不同运动状态下立柱所受波浪力会有显著不同。     

不规则波作用下大尺度方形群墩结构的相互影响

本文用谱分析方法对方柱群墩结构在不规则波作用下的相互影响进行了计算。研究了在不同入射波向时每个方墩的群墩影响系数随墩距变化的规律并与折算圆墩的结果进行了比较。入射波谱采用Ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒ谱。计算结果表明方柱墩群与折算圆柱墩群的群墩影响系数较为接近且随着墩间距的增加趋近于孤立墩情形。     

堆石防波堤不规则波浪反射系数试验研究

结合物理模型试验,分析斜坡坡度、波陡、相对水深、护面类型和破波参数等因素对堆石防波堤不规则波浪反射系数的影响规律。将常用的Van der Meer公式,Seelig公式,Postma公式和Davison公式计算值和实测值进行比较,并结合试验数据,基于有效波高和平均周期定义的Iribarren数,得出堆石防波堤不规则波浪反射系数经验公式。结果表明,该公式能较好地计算不规则波作用下块石和扭王块体护面堆石防波堤波浪反射系数。     

不规则波在筑堤珊瑚礁上传播的大水槽实验研究

基于大比尺波浪水槽模型实验,开展了不规则波在建有防浪堤的珊瑚礁陡变地形上传播变形规律的研究。采用弗劳德相似准则,通过1∶20的物理模型实验,模拟了不同水位和波高周期条件下,波浪从深水(d/L_01/2)到极浅水(d/L_0 1/50)的传播-破碎-壅水过程。实验测得了陡坡19 m水深和7 m水深的浅水变形系数,结果表明波浪在陡变地形上的浅水变形系数与缓坡地形差别较大,且在一定范围内随相对水深的减小而减小;随着传播距离的增加,高频能量不断减小,能量会向低频转移,产生10倍以上入射波周期的低频波浪,且越靠近防浪墙,低频能量越大,水位壅高越大;利用低通滤波技术,测得了礁盘上壅水显著,结果表明防浪堤前的平均波浪增水与外海入射波高的平方成正比。     

聚焦波作用下半浸没圆柱所受波浪载荷理论研究

由于畸形波的物理机制较复杂,有关畸形波-结构物相互作用的理论研究进展缓慢。然而对于较简单的畸形波模型与规则结构体,可以给出畸形波-结构物相互作用的理论解。本文基于畸形波的一种基本模型聚焦模型,采用解析方法研究其对半浸没圆柱体产生的波浪载荷。为保留畸形波的大部分特征,聚焦模型采用高斯包络描述。通过流场分隔给出绕射势,进而给出圆柱所受水平波浪力与波浪弯矩。采用适当方法简化理论公式,并与数值结果进行对比验证。此外,系统分析了聚焦程度、浸没深度与聚焦位置等参数对波浪载荷的影响。     

变地形任意形状墩群上波浪力数值分析

本文用杂交元法对任意形状墩群上波浪力进行计算和分析,本文方法适用于缓变海底上各种不同波长的波(如浅水波,短波等),并采用ICCG方法求解大型复代数方程组,节省CPU和内存,从而实现了小机算大题。用本文方法编制Fortran 77通用程序WFMHEM 2,在IBMPC-xT微机上调试通过,并计算了实际工程题目,本文计算结果与实验室结果吻合良好,比其他数值解精度高。本文方法可供工程规划和设计使用。