无限深可压缩海床上圆墩柱波浪渗流压力解析解

对建在海床上的海洋工程建筑物,波浪引起的渗流力是不可忽视的环境因素之一.我们给出了圆墩柱下无限深可渗可压缩海床中波浪渗流压力的封闭形式的解析解,进而可以给出作用在墩柱底面上的渗流力和力矩的解析表达式.假定海床土介质是可变形的,孔隙流体是可压缩的,渗流遵从达西定律,则渗流压力的控制方程为▽²p=CM_s∂P/∂t.海底面上的波浪压力由线性波浪理论计算.     

具有任意给定压力分布形式的三维机翼数值设计

利用一种数值迭代方法设计具有任意给定的升力系数和压力分布形式的三维机翼。方法中对于一定的目标压力分布，取一初始机翼，并由基于速度势的面无法计算三维机翼的流体动力性能，逐次改变初始机翼某一点的形状，计算由此引起的压力分布的增量，形成Jacobian行列式，由目标压力分布与初始机翼的压力分布的差修改初始机翼，重复这一过程得到具有目标压力分布的机翼。再由该机翼升力系数的差修改目标压力分布，重新设计机翼，最后迭代得到符合设计要求的三维机翼。     

可渗可压缩海床上墩柱底面波浪渗流压力的计算

本文给出了安置在海床上大尺度墩桩底面波浪渗流压力的计算方法和一些数值结果。考虑了墩柱直接放置在海床上和放置在埋入海床中抛石基床上两种情况。计算中对内场采用有限元方法,对外场给出了两种处理方法:一是给出了渗流压力外场解;二是建立了一个无限元模式。分析中考虑了海床土壤变形和孔隙水压缩性,讨论了海床土壤变形和孔隙水压缩性以及抛石基床对墩柱底面波浪渗流压力的影响。圆墩柱情况的计算结果与其它文献的解析结果和实验结果吻合良好。     

海洋环流和潮,余流数值计算中海区内较小尺度建筑物的一种处理方法

在海洋流场数值计算中，当流场中建筑物尺度相对平面网格步长太小时，计算中难以引进其作用，在所得计算结果中难以反映其影响。本文依据流量连续、能量守恒规律，通过水力学物模实验，求得建筑物存在情况下的谢才系数Ｃ，解决了计算中的难题。     

沐官岛海湾水库拦海坝的渗流与稳定性三维数值模拟分析

兴建河口海湾水库是国内外解决水资源不足的一项重要措施,其对水资源的充分利用具有极其重要的意义。本文依托沐官岛海湾水库工程,考虑海洋水文和地质条件因素,采用有限元分析软件ABAQUS建立了大型三维渗流和稳定性仿真有限元模型,开展多种潮位工况下拦海坝的孔隙水压、渗流速度和竖向沉降仿真计算,对沐官岛拦海坝渗流与稳定性进行分析。分析得出,在20年一遇潮位下,拦海坝的防渗性能良好,对海水与淡水起到阻隔作用。在50年、100年一遇潮位时,防渗墙内部产生渗流速度,这是由于水压差过大、渗流强度增加而产生的结果。拦海坝的不均匀沉降控制较好,不会发生坝体尤其是心墙的开裂。提出防渗墙加固措施,为坝基渗流预防、稳定性设计以及后续拦海坝建设与使用的安全性保证提供参考依据。     

任意形状大尺度固定式近海建筑物波浪荷载的数值计算——三维表面布源法

任意形状大尺度固定式近海建筑物上波浪荷载的计算是这类建筑物设计时所必须解决的问题。三维表面布源法是解决这个问题的一个有效方法。本文将三维表面布源法用于工程中最常见的具有竖直对称平面的物体上波浪荷载的计算,使得计算量和计算所需的计算机内存大大减少。利用文中所讨论的方法可以方便地在微型计算机上计算具有竖直对称平面、形状较复杂的建筑物在不对称入射波作用下的波浪荷载。如用此方法在大型计算机上计算,可节省大量机时和内存。根据上述方法,用FORTRAN-77计算机语言编写的计算程序WFLG具有表面单元自动剖分功能。本程序的计算结果与弧立圆柱理论解和实际平台结构的三维有限元的计算结果符合很好。WFLG程序已被用于我国第一座钢筋混凝土平台的设计计算。     

破碎立波对直墙建筑物作用机理的研究

建立二维非线性数值波浪水槽,模拟了规则波条件下破碎立波对直墙建筑物的作用.从直墙上压力分布和各测点的压力过程线等方面与物理模型实验结果进行比较,讨论了破碎立波的作用特点,分析了压力过程线出现马鞍形变化的原因.将破碎立波波浪力与按规范方法和立渡理论方法计算的结果进行了比较.通过对计算结果的的分析比较,验证了该数值模型的有效性.     

不规则波在抛石基床中的渗流对墩柱的作用

本文应用有限元数值分析方法求解了不规则波作用下抛石基床上圆柱墩底部的渗流力.抛石基床内的渗流阻力采用了非线性的Forchheimer方程,同时还考虑了基床以外海床土内的渗流特性.为了验证所得到的数值解,进行了模型试验,两者吻合良好.应用所编程序,进行了大量计算以研究一些主要参数的影响.文中还对不规则波与规则波作用下渗流力的比值作了较为深入的分析,对此比值得到了一个可供工程实际应用的简化计算模式,从而可以简化不规则波作用下渗流力的计算.     

孤立桩柱上冰压力的经验公式计算法及试验验证

本文简要介绍了冰排在桩柱前挤压破坏和压屈破坏的判别、冰排运动的驱动力,然后比较了各国常用的一些计算冰力的经验公式,推荐了公式,并推荐了公式中系数的取值法,最后通过冰力模拟试验,验证了所推荐公式和系数取值法的正确性。     

三维陆架模式及其应用——一个三维陆架模式及其在长江口外海区的应用

建立一个σ坐标系下三维非线性斜压浅海与陆架模式，并首次应用于夏季长江冲淡水扩展的研究。模式计算区域为整个东中国海，水平分辨率为７．５′×７．５′，垂向分辨率为１１层，考虑实际海岸形状和海底地形，在空间完全交错的网格系统上，离散化控制方程组，采用ＡＤＩ计算方法数值求解。动量方程中的非线性项采用二次能量守恒的半动量格式，温盐方程中的平流项采用迎风格式，垂向涡动扩散项采用隐式。数值试验结果基本再现了伸向东北的冲淡水舌和东中国海的环流结构     

水下物体在波浪力作用下的运动计算

本文通过对水下物体在波浪力作用下所受的力的分析，运用流体力学和波浪理论的基本知识，建立了物体的运动方程，并借助于数值计算的方法对运动方程进行求解，从而得出物体在波浪力作用下的运动特性，为水下机器人的吊放回收提供了理论依据。     

声脉冲在液态平面层系上反射的数值计算

对入射平面脉冲声波,由其频谱和层系的反射系数可通过数值计算得到其在液态平面层系上的反射波。这对室内与海上声学实验及某些类型的水声仪器设备的研制都是一个有用的辅助手段。本文举出了一些计算的例子。     

直接在网格点上作波浪折射的数值计算模型

从波向线微分方程和波散因子微分方程出发,进行波浪折射角θ和波散因子β的数值计算。在计算模型的设计上,建立了可在八个方向上作外推计算的统一公式,对计算点和计算方向实施了选择控制和扫描循环控制,可在复杂地形情况下算出结果。通过对地形模型和老黄河口海区的试算与比较,指出该方法可在实际中应用。     

三维潮致拉格朗日余流的数值计算及其在渤海中的应用

根据冯士筰教授于1987年导出的三维质量输运速度的控制方程组出发,在垂直方向上用三次样条函数为基函数作谱展开,水平方向上应用有限差分格式来求解方程组,然后将所提出的计算方法应用于夏季渤海环流,取湍粘性系数随深度变化模式,通过计算可知,潮致余流改变了一般认为夏季渤海环流为一逆时针方向大环流的简单结论,并得到了观测的初步支持。     

浅水中浮体在波浪作用下运动的三维时域计算模型

港口中系泊船在波浪作用下运动问题的本质是浅水波浪与浮体的相互作用。与深水情况不同,浅水问题应当考虑水底、水域边界的影响及浅水波浪自身的特性,单一模型很难实现该模拟过程。为此,建立了Boussinesq方程计算入射波和Laplace方程计算散射波的全时域组合计算模型。有限元法求解的Boussinesq方程能使入射波充分考虑到水底、水域边界的影响和浅水波浪的特性;散射波被线性化,采用边界元法求解,并以浮体运动时的物面条件为入射波和散射波求解的匹配条件。该方法为完全的时域方法,计算网格不随时间变动,计算过程较为方便。通过与实验及其他数值方法的结果进行比较,验证了本模型对非线性波面、浮体的运动都有比较理想的计算结果,显示了本模型对非线性问题具有较好的计算能力。     

波浪作用下软基上沉入式大直径圆筒结构的变位计算模型

文章通过所建立的软粘土地基土体的循环累积变位分析模型，对大直径圆筒原型结构在波浪引起的水平向循环荷载作用下的基础稳定性进行研究，计算分析了简体随循环次数的变位状况和临界稳定状态时简体所受到的土压力分布以及临界稳定状态的判别参数c值。