作用于小尺度方柱上的正向波浪力

基于扩展的Morison方程和实验研究,深入分析了方柱在波浪(规则波及随机波)与水流场中的正向力受力特性,并对其水动力系数C_d及C_m随KC数和方柱迎浪方向变化的关系进行了详细的探讨,有关成果对工程实际有参考价值。     

作用于垂直桩柱上的波浪水流力

本文基于Morison方程和线性波理论分析了波浪与水流共存条件下作用于垂直桩柱上的波流力,提出了在规则波条件下适用于波流共存时的KC数(N'_KC)的定义,试验证明速度力系数C₄及惯性力系数C_m与N'_KC具有良好的相关性.这一相关关系可以应用于不规则波条件下波流力在时域内的计算,其结果与试验值吻合良好,文中还提出了一个简化的波流力极大值概率分布的分析方法,其结果与试验值相符也很好,可供工程实际使用.     

作用于直立圆柱上的横向冰力

一般情况下,设计者只考虑桩柱上顺冰向的作用力,但试验证明还存在与冰向垂直的横向冰力.横向冰力来源于冰排和桩柱表面接触程度的不均匀性.横向冰力服从正态分布和极值Ⅰ型分布,它和顺向冰力在数值上不存在相关性.在结构设计时,应采取预防性措施防止横向冰力引起的结构破坏.     

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。     

波浪作用于垂直桩柱上的横向力

海上钻井采油平台第海工建筑物多数支承在钢质或钢筋混凝土桩柱上,通常,桩柱除受到与波向平行的正向力作用外,还存在着横向力(升力).不少中外学者对水流(包括振荡流)和规则波作用于杆件的升力问题曾做过大量工作,Sarpkaya^[1]测量了简谐振荡流中杆件上的升力,并对他人的工作做了很好的小结.     

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。     

作用于可渗可压缩海床上的墩柱底面上的波浪力

在坐于可渗可压缩海床上的大尺度墩柱的设计中,波浪引起的渗流浮托力是主要的环境因素之一.本文研究了圆柱墩所受到的由波浪引起的渗流压力.假定海床中的流体为可压缩的,其流动遵从达西定律,从土介质的平衡方程和流体的连续方程中消去土介质位移,最终的控制方程为以孔隙水压力为变量的泊松方程.在确定墩柱以外海床上的波压力分布时,忽略了海床渗流的影响,直接由MacCany和Fuehs的线性绕射理论得出.文中将渗流压力场分为两个子域:一个位于圆柱墩之下,是一个圆柱域;其他部分为第二个子域.对两个子域内的渗流压力求得了解析解,据此,可以计算作用在墩柱底面上的浮托力和倾覆力矩.该解适用于有限厚度海床的一般情况.     

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.     

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.     

浅浸没水平圆柱浮子波浪力计算研究

以海漂垃圾收集装置浮式围栏的圆柱浮子为研究对象,基于圆柱浮子的浅浸没特性,改进了Morison方程,并结合物理模型试验,对波浪与浅浸没水平圆柱浮子作用问题进行探讨。结果表明,改进的Morison方程可对水平圆柱浮子的波浪力做精确预测,并揭示了波幅、浸没深度以及周期对圆柱浮子波浪力的影响规律。对于浅浸没的圆柱浮子,所受水平波浪力随波高的增大而增大,随周期的增大而衰减到某一特定值。波浪力的正向大小分布要大于负向,而正负向大小的差异主要受浸没深度的影响。     

作用在大直径圆柱墩上不规则波波浪力的试验研究

本文介绍大直径圆柱墩不规则波波浪力的确定方法,本法基于波浪绕射理论及随机海浪的极值分布理论而建立,经过不规则波波力试验,证实它是合理并可靠的。文中讨论了波力谱的表达式,波力及波力矩的统计分布特征及波力谱(或波力矩谱)与波浪谱峰频值ω_0的关系。     

缓坡上波浪在水流作用下的变形

本文讨论了在平缓海底上在波流共同作用下规则波变形的二元问题。分析表明倾斜底上波浪在水流作用下的变形系数为静水条件下波浪变浅系数与水平底条件下波浪在水流作用下的变形系数的乘积;变浅系数与采用的波浪理论有关,而水流条件下的变形系数与采用的波浪理论无关。文中给出了波浪变形系数的诺谟图,可供实用参考。     

轴对称物体上的三阶波浪力

对于轴对称物体,提出了一个三阶波浪力的全绕射计算方法,自由水面上的三阶强迫项采用向外递推的方法加以计算。本方法已在计算机上实现。对于均匀圆柱问题,本方法计算结果与Malenica的半解析解吻合良好。本方法还被用于计算圆柱上的三阶波浪力矩,结果发现在低频区三阶波浪力矩具有很大的量值。     

透空管防波堤上的波浪力

对透空管组成的防波堤波浪反射、传递系数和堤上波浪力等水动力学特征进行研究.在对透空管非线性消耗波能机理分析基础上,采用一种简单的线性化方法,导出一组所有参数都是事先知道的、完全封闭的公式.波浪反射系数和堤上波压力与波浪力计算结果与试验吻合较好.     

桩柱上波浪力的概率分布

本文试验研究了规则波和不规则波作用下,桩柱上正向力和横向力的瞬时值分布和峰值分布。给出了分布参数随KC数变化的规律。     

近底管线上的波浪力

本文利用物理模型试验,同步测试了近水底管线在波浪作用下的水平力和外力,并应用莫里逊公式、二阶斯托克斯波理论,按最小二乘原理统计了水平力系数C_D和C_M,分析了它们与KC数间的关系,提出了经验式。本文重点探讨了升力过程线的计算模式,采用傅氏级数法分析了实测升力过程线,提出了五阶升力系数及其相应的初相位值与KC数的经验关系式,从而,首次提出了计算升力和合力过程线的方法。文中还通过实例,比较了力过程线的实测值和计算值,讨论了最大合力值及其相位特征等。     

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。     

波浪与水流的相互影响

在海岸,河口和泻湖通道地区,其泥沙运动的规律为该地区的动力条件所制约。那里的动力条件至为复杂,但从根本上说,可归为波浪、水流两大部分。其中的水流通常是迳流、潮流、风吹流、密度流等等的综合结果。这一综合的水流严格说来也是不定常的,但由于波浪的周期甚短,故在分析波浪与水流的相互影响时,有理由把水流近似看成是定常的。     

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