波浪对透空外双壁筒柱的绕射

应用透空壁内流体速度与两壁间压力差成正比的线性模型，建立了外壁透空的双筒圆柱对波浪绕射的解析解。通过数值计算研究了外壁透空率的大小、内外柱半径之比等因素对桩柱上总波浪作用力和波面高度的影响。数值结果表明圆柱外壁透空系数的增加，将明显地降低圆柱周围的波浪高度和圆柱上的波浪力；内外柱径之比的大小对波浪力和波高的最大值无太大影响，而对波浪力剧烈衰减区的位置和波高的振荡周期有决定作用。     

波浪对直墙前垂直圆柱的绕射

应用映像原理，将直墙前单个圆柱对波浪的绕射问题，变换为双柱对双向波浪的绕射问题，应用速度势的特征展开方法，建立了直墙前垂直圆柱对波浪绕射的解析解。通过数值计算研究了圆柱与直墙间距离大小、波浪入射角等因素对圆柱上总波浪作用力的影响。计算结果表明，直墙前圆柱上的波浪力将成倍地增加，且随着波数的变化而发生振荡。     

基于Boussinesq波浪模型的港池波浪数值模拟与泊稳分析

基于Boussinesq方程的MIKE21-BW模型,建立等水深、双突堤式的波浪数值港池,采用不同的波浪入射方向和双突堤口门宽度,分别对波浪经双突堤后的绕射情况进行模拟.根据《港口与航道水文规范》中的计算参数和突堤绕射系数结果,对BW模型进行率定和验证,结果表明二者吻合度较好,可以较好地描述港池的泊稳状况.在此基础上,...     

波浪对阻抗型圆柱群的绕射

应用柱面上阻抗型边界条件分析单柱和圆柱群上波面高度和总波浪力的分布规律。随着阻抗值减小波面高度明显减小,柱上总的波浪力也随之减小。由于柱间干扰和阻抗影响,波浪力在一定的波数尺寸范围内出现急降区,阻抗型柱的变化平缓,而刚性光滑壁面柱降低显著,说明阻抗越小柱间波浪散射强度越小。     

水下圆形浅滩附近波浪绕射的计算

采用波数矢量无旋和波能守恒方程对圆形浅滩附近水域波浪绕射进行了数值计算,计算模型中采用Ｂａｔｔｊｅｓ关系与波数矢量无旋,波能量守恒方程一起联合求解圆形浅滩附近水域波浪折射影响下的波浪要素。本文的数值计算模型对圆形浅滩水域波浪折射绕射现象的验证结果表明,计算所得结果与试验结果是吻合的,数学模型是可靠和合理的,具有实用价值。     

人工岛对海湾水环境影响数值研究

针对大连湾人工岛的建设预案,在人工岛多种长度及宽度的组合条件下,运用MIKE21 flow model模块进行人工岛建设前、后的海湾流场及污染物扩散运动模拟,探讨研究嵌入人工岛后海湾水体交换、污染物扩散及污染物存留率的变化规律,进而评价人工岛对海湾水环境的影响.在不同的人工岛功能定位前提下,综合考虑人工岛和水环境的诸多因素,分别给出了可供规划参考的人工岛推荐方案.     

水流中波浪绕射折射数值计算与分析

提出了水深与流场缓变水域波浪传播数学模型－水流中依赖时间变量并考虑能耗的波浪“缓坡方程”及其等价的控制方程组,分析比较了无不流情况此理论模型与其相庆的两种抛物线型的差别,同时讨论了水流对波浪计算结果的影响。部分计算实例表明：该模型较其他模型能更好地适应河口三角洲大范围水域的波浪传播变形数值计算,且在强流河口呼近岸地区必须考虑水流对波浪影响,否则计算结果将严重失真。     

波浪对上部开孔带内柱的圆筒结构的绕射

应用透空壁内流体速度与两壁间压力差成正比的线性模型和特征函数展开方法,建立了外壁上部开孔并带有内柱的圆筒结构对波浪绕射的解析解.通过数值计算研究了外壁开孔率的大小、圆筒与内柱半径之比、筒内水深等因素对圆筒上总的波浪作用力和圆筒周围波浪高度的影响.经数值研究发现随着外壁开孔率的增大圆筒迎浪端的波浪高度和圆筒结构上总的波浪力明显减小,外壁孔隙特性G虚部的增加对波高和波浪力的衰减也有一定的影响;增加圆筒内部的水深可减小圆筒周围的波浪高度,降低圆筒结构上的总波浪力.     

三维物体上二阶波浪绕射的实时模拟

采用二阶时域理论对非线性波浪在任意三维物体周围的绕射问题进行了研究，对自由表面边界条件进行Taylor级数展开，应用摄动展开可以建立相应的边值问题，而且此边值问题的计算域不随时间变化，运用基于B－样条的边界元方法求解每一时刻的波浪场，二阶自由表面边界条件在时间上进行数值积分，在自由表面加了一个人工阻尼层以避免波浪的反射，速度势分解为已知的入射势和未知的散射势，初始条件采用二阶Stokes波浪场，通过加入物体表面边界条件，得到散射势在时间和空间上的发展，本文对圆柱所受规则波的二阶波浪力和波浪爬高进行了计算，数值结果表明此理论计算准确，效率高，数值稳定。     

海浪能量方向分布形式对近岸波折绕射计算的影响

本文考虑海浪能量在方向上的分布，结合组成波折绕射控制方程组，建立了海浪方向谱的折绕射联合模型，并在简单地形上实施数值计算，比较简单波及折绕射的计算结果，表明：考虑海浪能量的方向分布，能减弱波动能量辐聚、辐散的程序，改变辐聚、辐散的位置。     

港珠澳大桥岛桥结合跨箱梁波浪力试验研究

通过三维物理模型系列试验,对港珠澳大桥工程西人工岛、岛桥结合跨进行模拟。试验测量了不同波浪入射角度、波高、波周期以及梁底净高等影响因子下的岛桥结合跨箱梁所受的浮托力和水平力,分析了受力随波陡、相对梁底作用高度以及波浪入射角度的变化规律。研究表明,在一定条件下箱梁浮托力和水平力,随波陡的增大而减小,随梁底相对作用高度的增加而增大,波浪入射方向的影响主要表现为与箱梁沿波浪传播方向的有效长度相关。由于岛桥结合跨的特殊性,改进的Douglass公式并不适用于岛桥结合跨箱梁受力的计算。通过主要影响因子的量纲分析,建立针对岛桥结合跨箱梁浮托力和水平力的计算公式。研究成果可为今后同类工程以及数值模拟提供借鉴与参考。     

浅海圆柱形人工岛结构地震响应

根据能量守恒原理导出计算人工岛自振频率的能量公式,浅海人工岛可按剪切型结构进行动力计算,动水压力和动土压力对结构振型参与系数的影响很小,可以忽略。地震时人工岛内回填土只有一部分有效质量参与地震响应,通过模型试验,高径比小于1/3的人工岛回填土有效质量系数在0.2左右。有效质量系数随土壤粘结力的增大而提高,随高径比的增大而增大。一般圆柱形人工岛结构的振型参与系数可采用1.2。     

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩的影响研究

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩有显著影响.本研究以泉州青山湾护岸、泉州崇武中心渔港、海口南海明珠人工岛等建设前后海滩变化为例,开展对海滩岸线形态及部分典型剖面形态的对比分析.结果表明,临海硬式护岸岸前海滩发生明显下蚀,护岸下游海滩岸线侵蚀后退,发育侵蚀热点,剖面伴有下蚀;渔港工程拦沙堤附近岸线局部淤涨,下游海滩岸线大范围侵蚀后退,出现侵蚀热点,侵蚀热点处剖面明显下蚀;人工岛后波影区内海滩淤积,形成沙岬或连岛沙坝突出体,突出体两侧岸线均发生不同程度侵蚀后退.通过分析典型工程案例,探讨了3类海岸工程对相邻海滩的影响方式、影响尺度和原因,对比分析不同类型海岸工程对相邻海滩的负面影响,可为海岸工程建设管理和海滩保护提供参考.     

人工岛对沙质海岸动力泥沙环境及岸滩冲淤演变的影响研究

基于历史海图、历史时期卫星遥感影像、2019年实测水下地形和潮流、波浪数值模拟成果,研究该海域岸滩的发育演变背景、海床和岸线自然冲淤动态、动力泥沙环境及岸滩冲淤动力机制。采用LITLINE岸线演变数学模型,模拟计算了不同离岸距离和不同平面形态人工岛布置型式对近岸岸线变形的影响,岸滩泥沙动力机制和岸滩演变趋势表明,人工岛实施后近岸最大潮流流速小于近岸泥沙起动流速,不具备起动近岸岸滩泥沙的基本条件; SSE向波浪作用时,人工岛西北侧波高明显减弱,波向西偏; S向波浪作用时,人工岛北侧波高明显减弱; SSW向波浪作用时,人工岛东北侧波高明显减弱,波浪传播方向东偏;波浪场改变后人工岛掩护区东西两侧岸滩附近泥沙分别具有向东和向西运移至人工岛掩护区的趋势,形成掩护区的淤积和东西两侧岸线冲刷。     

Reflection and diffraction of internal solitary waves by a circular island

We have investigated the reflection and diffraction of first-mode and second-mode solitary waves by an island, using a three-dimensional nonhydrostatic numerical model. The model domain consists of a circular island 15 km in diameter in an ocean 300 m deep. We use prescribed density anomalies in an initially motionless ocean to produce highly energetic internal solitary waves; their subsequent propagation is subject to island perturbations with and without the effect of earth’s rotation. In addition to reflected waves, two wave branches pass around the island and reconnect behind it. Island perturbations to the first-mode and second-mode waves are qualitatively similar, but the latter is more profound because of the longer contact time and, in the presence of earth’s rotation, the scale compatibility between Rossby radius of the second baroclinic mode and the island diameter. Without earth’s rotation, reflected and diffracted waves are symmetrical relative to the longitudinal axis passing through the island center. With earth’s rotation, the current following the wave front veers to the right due to Coriolis deflection. For a westward propagating incoming wave, the deflection favors northward wave propagation in the region between the crossover point and the island, shifting the wave reconnection point behind the island northward. It also displaces the most visible part of the reflected waves to the southeast. In the presence of earth’s rotation, a second-mode incoming wave produces island-trapped internal Kelvin waves, which are visible after the passage of the wave front.     

人工岛周围的波生流计算方法

针对Hardy-Cross法的基本原理建立的一种波生流计算的数值模型在计算处理人工岛周围区域方面还存在的问题,提出了解决处理方法,并通过算例验证了该模型能够运用于人工岛等岛状非水面区域附近的波生流计算,从而消除了Hardy-Cross法实用化中的一个障碍.     

冬季波浪与人工岛联合作用下日月湾海滩冲淤演变特征

人工岛作为一种新兴的海岸工程, 它的建设所引起的岸滩冲淤和防护问题日益受到人们的关注。本文以海南万宁市日月湾人工岛为例, 通过4期实测海滩剖面数据和多时相遥感影像, 分析了冬季波浪与人工岛联合作用对日月湾海滩冲淤变化的影响, 并结合海区波况, 探究了海滩冲淤变化机理。研究表明, 日月湾海区冬半年的平均有效波高与波浪周期明显强于夏半年, 且波浪强度整体上呈现逐年上升的趋势, 但在人工岛建设前后变化幅度较小; 人工岛建设对海滩地貌变化有强烈影响, 海滩呈现出岛后淤积而两侧侵蚀的显著特征, 岛影区海滩不断淤积, 岸线向海淤进达200m, 甚至可能与人工岛相连形成连岛沙坝, 人工岛后两侧海滩侵蚀, 岸线向陆一侧蚀退最大距离达50m; 海滩在冬季波浪和人工岛共同影响下, 岸滩自北向南依次表现为稳定、侵蚀、淤积、相对稳定、略有侵蚀或淤积、侵蚀、淤积的冲淤变化特征。     

A comparison of several wave spectra for the random wave diffraction by a semi-infinite breakwater

A comparison of the diffraction of multidirectional random waves using several selected wave spectrum models is presented in this paper. Six wave spectrum models, Bretschneider, Pierson–Moskowitz, ISSC, ITTC, Mitsuyasu, and JONSWAP spectrum, are considered. A discrete form for each of the given spectrum models is used to specify the incident wave conditions. Analytical solutions based on both the Fresnel integrals and polynomial approximations of the Fresnel integrals and numerical solutions of a boundary integral approach have been used to obtain the two-dimensional wave diffraction by a semi-infinite breakwater at uniform water depth. The diffraction of random waves is based on the cumulative superposition of linear diffraction solution. The results of predicted random wave diffraction for each of the given spectrum models are compared with those of the published physical model presented by Briggs et al. [1995. Wave diffraction around breakwater. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering—ASCE 121(1), 23–35]. Reasonable agreement is obtained in all cases. The effect of the directional spreading function is also examined from the results of the random wave diffraction. Based on these comparisons, the present model for the analysis of various wave spectra is found to be an accurate and efficient tool for predicting the random wave field around a semi-infinite breakwater or inside a harbor of arbitrary geometry in practical applications.     

层化海洋中二阶多色波对可渗透结构的绕射问题

可渗透结构具有使波浪作用减弱的效应,而海水的层化及水波的非线性使结构的波绕射产生多层复杂机制。将可渗透结构应用于复杂海况条件中,海水的层化性、波浪的非线性及结构的透空性构成了波绕射的一个十分复杂的数学问题。该问题存在理论研究的必要性,而文章则着重探讨其数学分析的可能性。通过引入二层海的层化海模式及Stokes二阶波的非线性波模式,给出了二阶多色波对透空结构的波绕射的定解问题提法,提出了复合形式的二阶多色波辐射条件式及可渗透结构的二阶物面条件式,应用特征函数解法与积分法推导了多色波对结构绕射的一阶势解与二阶作用的耦合积分解式,并讨论了解式所涉及无穷积分的算法。