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。     

多向不规则波作用下斜坡式建筑物护面块体的稳定性

试验研究了扭工字块体、钩连块体、四脚空心方块和块石等四种护面块体在五种波向角(0°,15°,30°,45°和60°)的斜向波和多向不规则波作用下的稳定性,给出了四种护面块体稳定重量的实用计算方法.     

不规则波作用于群桩的水动力系数

海洋平台等海工建筑物多由群桩支承,平台上的小直径立管和钻杆等也常成群布置,它们主要受海浪(不规则波)的作用.目前有两类计算群桩上波浪力的方法:一是把作用于单桩上的波力乘以相应的群桩系数K_g,K_g能直观地显示群桩效应的大小及其变化规律,此法为苏联和我国ii规范所采用.过去的研究成果多限于振荡流和规则波情况.     

多向不规则波绕射的数值模拟

采用有限元求解Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程数值计算模型,对单突堤和双突堤的波浪绕射进行了数值模拟,并与物模试验进行对比验证。模拟结果表明入射波浪的方向分布对波浪的绕射具有明显的影响,使防波堤后的波浪增大,开阔区域的浪浪减小,波浪的方向分布对港内波浪的分布具有一定的均化作用。     

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。     

多向不规则波有效试验区的扩展法

实验室中一般采用分段式造波机来产生斜向或多向波，但其中存在几个问题，最主要的是有效试验区较小。扩大有效试验区的常用方法是采用边墙反射法。本文首先叙述了应用边墙反射产生斜向波和多向波的方法，通过物理模型试验对该方法进行了验证，试验结果表明采用边墙反射的确可以扩大有效试验区的范围。     

多向不规则波浪的确定性模拟

波浪波动时间过程及波列的模拟,对于开展实际波浪对于工程建筑物的作用具有重要的意义。本文采用线性叠加的单叠加模型,建立了多向不规则波浪的确定性模拟方法。基于理论模拟的规则波、单向不规则波和多向不规则波,验证了波浪确定性模拟方法的有效性。定性地对比分析了模拟波列和已知波列的一致性;定量地研究了模拟波浪在空间范围rr/L_s的误差分布情况(rr表示指定位置与给定位置的空间距离,L_s为有效波长)。并且建议,采用本文方法进行波浪确定性模拟时,最佳的浪高仪间距应小于0.12L_s。     

斜向和多向不规则波对直立堤平均越浪量研究

通过三维波浪模型试验研究了斜向和多向不规则波对直立堤的越浪量。分别按平均越浪量和单波最大越浪量进行研究,探讨了平均越浪量随相对堤高、波浪方向、波浪方向分布宽度、波陡和相对水深等影响因素的变化规律,导得了斜向和多向不规则波作用于直立堤上的平均越浪量的计算公式。     

不规则波作用下沿岸流流速分布规律分析

基于MIKE21 PMS,对1/10、1/20、1/40、1/100四种不同坡度地形下不规则波浪产生的沿岸流进行数值模拟。将模拟得到的流速随着离开静水岸线距离的变化曲线进行无量纲化处理,并选用高斯分布函数对流速曲线进行拟合,进而得到高斯分布函数中流速最大值与其出现位置以及流速分布宽度等参数随着入射波浪要素和地形坡度的变化关系。研究结果表明,文中给出的高斯分布函数适用于描述不规则波浪作用生成的沿岸流流速分布规律。     

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。     

Laboratory study of the nonlinear transformation of irregular waves over a mild slope

This paper considers the nonlinear transformation of irregular waves propagating over a mild slope （1：40）. Two cases of irregular waves, which are mechanically generated based on JONSWAP spectra, are used for this purpose. The results indicate that the wave heights obey the Rayleigh distribution at the offshore location; however, in the shoaling region, the heights of the largest waves are underestimated by the theoretical distributions. In the surf zone, the wave heights can be approximated by the composite Weibull distribution. In addition, the nonlinear phase coupling within the irregular waves is investigated by the wavelet-based bicoherence. The bicoherence spectra reflect that the number of frequency modes participating in the phase coupling increases with the decreasing water depth, as does the degree of phase coupling. After the incipient breaking, even though the degree of phase coupling decreases, a great number of higher harmonic wave modes are also involved in nonlinear interactions. Moreover, the summed bicoherence indicates that the frequency mode related to the strongest local nonlinear interactions shifts to higher harmonics with the decreasing water depth.     

不规则波作用下垂直挡板式透空堤透浪系数试验研究

垂直挡板式透空堤作为一种新型的透空式防波堤结构,通过将挡浪板垂直设置于波能最集中的水体表层来消减波浪,透浪系数是其最关键的指标。通过物理模型试验,分析不规则波作用下入射波高、波周期、挡板相对入水深度、相对堤宽、相对挡板超高、相对面板超高等因素对垂直挡板式透空堤透浪系数的影响规律,并在Wiegel公式的基础上拟合了垂直挡板式透空堤透浪系数的计算公式。可作为今后类似透空式防波堤结构透浪系数的近似估算,具有一定的参考价值。     

不规则波情况下沿岸流不稳定运动传播方向的研究

本文以沿岸流不稳定运动实验中流速仪采集到的不规则波的流速时间历程为基础,利用相关性分析,得到两个不同位置处对应流速时间历程的最大相关系数和延迟时间,进而分析沿岸流不稳定运动在1∶40和1∶100平直斜坡上的传播方向,并且分析了其随入射波高、周期的变化。结果表明沿岸流不稳定运动在海岸垂向环流系统的作用下,其传播方向会向海方向偏移,与岸线角度大约在0°到45°之间,且在1∶40和1∶100坡情况下,沿岸流不稳定运动的偏移角分别随入射周期和波高的增加而增加,但1∶100坡的增加幅值较小,大约为1∶40坡情况下的1/2。     

Experimental study of the breaking limit of multi-directional random waves passing over an impermeable submerged breakwater

This study investigates experimentally the breaking wave height of multi-directional random waves passing over an impermeable submerged breakwater. Experiments have been conducted in a three-dimensional wave basin equipped with a multi-directional random wave generator. A special type of wave gauge has been newly devised to record the water surface elevations in the breaker zone as accurately as possible. The records are analyzed to estimate the location and limit of wave breaking. Comparisons have also been made with the results of regular waves. The influence of the incident wave conditions on the breaking wave height normalized by the breakwater dimensions has been investigated. Empirical formulae have been presented to estimate the breaking limit of multi-directional random waves based on the experimental records. The formulae have been tested and found to work well not only for multi-directional random waves, but for regular waves as well.     

斜向和多向不规则波在斜坡堤上的平均越浪量的试验研究

通过三维物理模型试验研究了在斜坡堤上斜向和多向不规则波在非破碎条件下的平均越浪量与波浪参数及堤参数的关系.着重考察了波浪以小角度(0°~30°)斜向入射时平均越浪量的变化情况,肯定了多向波的越浪量在这一范围内有所谓“小角度斜向增加”的现象,但否定了单向波也具有这一现象.在考察波浪的方向分布影响时发现波浪斜向入射时多向波的越浪量往往要比单向波的大.比较了已有的相关研究成果,给出了适用于混凝土护面和扭工字块体护面斜坡堤上斜向和多向不规则波的平均越浪量的估算公式.     

斜向和多向不规则波在斜坡堤上的单波越浪量的实验研究

通过三维物理模型实验对斜坡堤上斜向和多向不规则波的单波越浪量进行了研究.实验考察了入射方向为0°~45°的斜向波和方向分布宽度为0°~25°的多向波以及混凝土和扭工字块体两种护面形式.在混凝土护面堤上用Weibull分布函数拟合了单波越浪量的累积频率分布,在影响因素不同的条件下确定了分布函数中的系数和越浪比例,给出了计算单波越浪量的公式,同时对扭工字块体护面堤上大约100个波中最大的单波越浪量进行了估算.     

海上复杂地质条件下大直径钢管桩时效性试验研究

通过对3根海上复杂地质条件下的大直径钢管桩采取高应变初打与不同休止时间复打相结合的试验方法,得到不同休止时间钢管桩承载力、侧阻力及端阻力大小,以此对不同桩侧土及持力层对钢管桩时效性的影响进行了研究。研究结果表明:1)钢管桩承载力时效性现象明显,且随时间增长迅速; 2)钢管桩侧阻力的恢复系数远大于端阻力; 3)桩侧黏性土强度的恢复是钢管桩侧阻力增加的主要原因; 4)砂土层虽提供的侧阻力较大,但其对侧阻力增长的贡献不如黏性土; 5)持力层越硬,端阻力与承载力的恢复性越差。