波浪经过网衣的特性研究

依据波浪理论,分析了波浪经过网衣后的流体特性和边界条件,研究了网衣的波浪水动力、波浪透射系数与网衣尺度、特征参数、波浪参数等的关系。设计预加张力放射系泊法进行网衣构件水槽波浪试验。试验构件由10种PE网衣和HDPE框架装配而成,试验工况是规则波,周期为0·8—2·0s,波高为50—250mm。结果表明,作用在网衣上的水平波浪力变化规律与波浪基本一致,呈现周期性和不对称性变化;波浪力变化曲线呈现司托克斯二阶波形状,波峰较陡,波谷较平坦,和波面图相似;网衣水平波浪力周期峰值大约与波高的2·6次方、波长的0·8次方成比例,与网衣宽度l线性相关;随着特征参数d/a增大,网衣波浪力呈线性增加变化,透射系数减少,网衣消浪能力主要集中在网衣水表层。同时设计多层网衣组合的柔性浮式防波堤波浪试验,其消浪能力除了与网衣尺寸、特征参数等相关以外,还与网衣间隔距离有一定的关系。水槽试验时波浪最小透射系数下降到71%左右,从经济、实用角度表明,可用网衣来制作能防护渔业设施的柔性浮式防波堤。     

网衣对波浪传播影响的三维数值模拟

为研究网衣对波浪传播的影响,采用多孔介质模型模拟网衣,建立了模拟网衣与波浪相互作用的三维数值波浪水槽模型。基于该数值模型研究了波浪经过网衣作用后波高衰减的变化规律,并与物理模型试验结果进行比较。通过对比数值模拟和物理模型试验的结果,证明了该三维数值模型模拟网衣对波浪传播影响的可行性。     

柔性网衣结构变形影响因素数值模拟研究

为解决柔性网衣在水流作用下容易产生较大变形,不利于网箱内鱼类生长的问题,本文利用Orcaflex软件对网衣结构变形进行了数值计算分析,并将计算结果与Kristiansen等^[10]的水槽试验和Cristian数值模拟结果进行比较,验证了数值计算的准确性,再利用“九点空间坐标法”计算了不同流速和配重情况下网箱体积剩余系数,定量分析了流速和配重对网衣变形的影响。结果表明：在低流速情况下,体积剩余系数可达0.997;在高流速情况下,体积剩余系数可达0.652;同时,在流速为0.3 m/s的情况下,增加40 g配重可以将网箱体积剩余系数从0.612提高到0.684,对网衣变形程度的影响高达10%。由此得出,流速是影响网衣变形的主要因素,流速越大,网衣变形情况越严重,在高速情况下,配重是改善网衣变形的重要因素。     

波浪滑翔机海上试验研究

介绍了“海鳐”波浪滑翔机 2019 年在南海中东部海域协同组网海上试验的情况,包括试验对象、 试验海区、试验步骤和试验数据分析。本次试验最大航程 3 069.3 km,连续航行时间 94 d。3 级海况下航速大于 1 kn,定点位置保持半径精度小于 150 m。经历多次台风考验,验证了波浪滑翔机在恶劣海况下的生存能力。 开展了多台波浪滑翔机的编队走航和定点位置保持试验,并且与国内相关单位的波浪滑翔机进行了性能比测。 本次海上试验为波浪滑翔机产品设计定型和示范应用奠定了基础。     

大型浮绳式围拦网养殖设施的网衣结构受力分析

大型浮绳式围拦网养殖设施作为一种海上新型养殖装备,其抗风浪能力是首要解决的问题,因而围拦网设施网衣结构的受力分析就尤为重要。依据正弦波理论和莫里森方法理论分析了围拦网设施局部网衣结构在垂直方向上的受力情况,利用网面等效法和集中质量法对局部网衣结构进行了仿真模拟,并将数值模拟结果与理论分析结果进行了对比,结果显示两者基本一致,平均误差在19%以内,其中,局部网衣结构所受的垂直波浪力随着波浪波高的增大而增大,浮子所受的浮力和垂直波浪力始终是围拦网设施垂直方向受力的主要因素。依据计算的结果,构建了大型围拦网养殖设施,顺利完成了海上抗风浪测试,结果表明围拦网设施整体结构设计的合理性,对网衣结构垂直方向上的受力分析在围拦网设施贴底系统和系泊系统的设计中具有一定的参考价值。     

防风单点系泊系统系泊力试验研究

通过物理模型试验,得到了3种船型在不同工况组合下的偏荡幅度、偏荡周期以及系泊力实测数据。试验得出了船舶在台风与波、浪、流共同作用下,单点系泊力的主要影响因素为风速、流速、波浪、船舶种类、水线上下侧投影面积比和系泊系统的刚性。选出了本文理论意义明确合理的适合单点系泊系统使用的防风系泊力表达形式,即奎因公式。采用系泊力试验数据在奎因公式的基础上导出的防风系泊系统系泊力计算公式,并给出了公式中的重要参数表达式。     

斜向波浪作用下双层水平板式防波堤波浪荷载试验研究

In this study, systematic physical model tests were performed to investigate the wave forces on the twin-plate breakwater under irregular waves. Based on the experimental results, the effects of the relative plate width B/L,wave height Hs/D and incident angle θ0 on the wave forces were analyzed and discussed. The results showed that:(1) The envelopes of the total wave pressure were generally symmetrical along the direction of plate width under the incident angles(θ0) being 0°, 15°, 30°, 45° and 60°. In particular, the envelopes of wave pressure atθ0=30° were larger than all other cases.(2) The synchronous pressure distribution of the breakwater under oblique wave action was more complicated comparing to the normal incident waves.(3) Based on data analysis, an empirical formula was obtained to estimate the total vertical force of the twin-plate breakwater.This empirical formula can be a good reference for the design basis of engineering applications under specified wave conditions.     

极端波浪条件下深水导管架基础结构波浪总力试验研究

波浪力对海上风电深水导管架基础结构的稳定性和安全性至关重要。通过波浪物理模型试验对极端波浪条件下深水导管架基础结构的波浪总力进行了试验研究,试验水深包括50 m和70 m两种,在1 000 a一遇波浪条件下,分别分析了深水导管架结构所受的波浪总水平力和垂直力。研究结果表明：相同重现期极端波浪作用下,70 m水深情况下的导管架结构波浪总水平力小于50 m水深的结果,但是70 m水深的导管架结构波浪总水平力弯矩大于50 m水深的结果;相同水深、水位和波浪条件下,导管架结构受到的波浪总垂直力明显小于波浪总水平力;在相同重现期极端波浪作用下,低水位情况时70 m水深的导管架结构波浪总垂直力与50 m水深的结果差别不大,但是在高水位时,由于在70 m水深的极端波浪条件下波峰可冲击作用到上部平台底面,70 m水深的导管架结构波浪总垂直力明显大于50 m水深的结果。     

基于MEMS加速度计空投浮标的波浪测量方法试验研究

针对基于MEMS加速度传感器的空投波浪浮标存在采样频率与测波精度低的问题,根据频域衰减积分算法,提出一种相应的波浪测量算法,为了验证该算法测波的准确性,开展了多功能水槽试验研究。该算法旨在将MEMS加速度传感器输出的加速度与姿态角转化为浮标运动的波形,首先将加速度与姿态角信号进行竖向处理获得竖直方向的加速度,再利用离散傅里叶变换将竖向加速度转化为频域内的加速度复数序列,然后引入控制函数减弱低频噪声,经过频域积分、离散傅里叶逆变换、时域积分获得竖直方向的位移,最后通过后处理得到最终的波形。多功能水槽试验采取10中不同波高和周期的工况,对比空投波浪测量浮标与波高仪的测量结果,试验结果表明,浮标的测量误差在10%以内,达到测波标准。     

波浪作用下细颗粒泥沙起动试验研究

长江口北槽中下段滩面泥沙以粉砂和极细砂为主,在风浪条件下极易起动,形成近底高浓度含沙层,成为航道淤积的重要泥沙来源。采用长江口北槽中下段滩面现场泥沙,进行了波浪作用下泥沙的起动试验研究。试验结果表明:相同水深条件下,波浪周期越长,泥沙的起动波高越小;相同波浪周期条件下,水深越大,泥沙起动波高越大;对于自然密实1天的泥沙,波浪作用下的起动临界剪切力平均约为0.325 N/m2。本次试验结果和已有的波浪起动公式计算结果以及已有的试验结果进行了比较分析,结果均比较一致。     

方形网箱水平波浪力的迭加计算和实验验证

采用小直径圆柱体绕流理论和网渔具理论为基础的经验水动力计算法，分别考虑网箱框架是刚性体、网衣和绳索是柔性体的特征，结合正弦波理论对方形网箱及其构件受到的水平波浪力特性进行了分析研究，理论给出了波浪力迭加计算法，并把计算结果与小尺度的网箱水槽实验进行对比验证。结果表明，计算数值与试验数据较接近，平均误差率在15％以内。网箱水平波浪力呈周期性、不对称变化，在波浪周期小于0.72s时，主要以框架的波浪力为主，反之以网衣的为主。在波长为0.8m、周期为0.72s、水深为0.7m、波高为68.3mm情形下，计算结果显示网箱的框架尺寸和形状及其系泊、布局的选择应根据实际海况而定，网箱高度可适当增加，当设置水层下降深度相对于网箱高度比率为20％-40％，时，波浪力峰值下降相对率达68.03％-88.20％，表明可以较大程度地降低其波浪力。     

液化过程对海床土性质改造的波浪水槽试验

通过分析模拟波浪连续作用后的液化土床粒度成分、结构及强度变化特征,研究波浪导致底床土液化过程对海床土体性质的改造效应。现场采集黄河口潮滩粉质土,制备波浪水槽的底床进行试验;试验过程中,先后连续施加5、10、15 cm波高的模拟波浪荷载,重复作用两次。选取土床典型区域,分别在模拟波浪作用前后采集原状样品和表层重塑土样,观测土床液化前后土体成分与结构的变化规律,每隔2 h测试贯入强度,并观察土床液化界面变化情况。研究发现,随着液化作用的产生,土床沉积物一定深度范围内出现粒度粗化现象,细粒物质减少,强度增加。土床的成分、结构和强度与液化界面的变化规律及发展速率密切相关。研究成果表明,液化渗流作用对海床成分结构的改造具有重要影响,促使土床中的细粒物质向上输运,液化区域边界粗化,导致成分与结构的变化,而这种分选作用造成了土床强度的大幅提高,揭示出液化是影响粉质土海床成分及强度非均匀化的一个重要因素。     

梭子蟹池塘沉箱式单养试验

一九九九年至二000年，我们分别在威海张村水产总公司养虾三场和崮山镇对虾养殖场进行了三疣梭子蟹池塘沉箱式单养试验，试验选择甲幅达4cm的暂养苗进行分隔式养殖，避免了蟹间的相互残杀，平均成活率达85．4％，养成平均体重303．5g，平均亩产商品蟹318．8kg，平均亩利税7229．42元。     

诊断台风异常路径的三层权重控制点方案

本方案采用850、700、500hPa三个层次的环境平均流场作控制点法。综合考虑这些层次上的引导气流在不同时、空域中的相对重要性。试验结果表明,其效果比单一取某层作引导为佳。且对用来预测台风的未来24小时路径是否异常具有一定的参考价值。