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。     

Hilbert变换在波群统计中的应用——Ⅰ.波群群高

本文报告波群统计特性研究结果的第一部分.提出了描述波群高低和强弱特性的物理量——波群高度的定义,并给出由波包谱零阶矩和波面谱零阶矩计算波列均方根群高和均方根相对群高两个波群高度统计特征量的方法.其中波包谱的估计可借助于Hilbert变换由波面高度记录得到.利用不规则波造波系统在水槽内产生的具有不同群性的波列作了验证.验证结果是令人满意的.     

随机波浪下泰勒离散系数的时域解

利用Wolk提出的粒子追踪方程,通过等分频率法划分不规则波谱,利用MATLAB做粒子运动模拟计算,得到无因次化泰勒离散系数K/D随时间t变化的曲线;通过与Huang等得到的P-M谱的泰勒离散系数K/D计算结果比较证明了本计算方法的可靠性。采用该方法研究了不规则波条件下,波序列(同一谱型不同波面序列)和谱型(谱峰周期、有效波高、谱峰升高因子)对波浪离散系数的影响;计算结果表明:同一谱型不同波序列对泰勒纵向离散系数稳定值和稳定时间无影响;不规则波谱峰周期越大,纵向离散系数K/D越小,稳定时间越短;有效波高越大,纵向离散系数K/D越大,稳定时间越长;谱峰升高因子越大,泰勒离散系数K/D越大,稳定时间越长;与规则波相比,不规则波的泰勒离散系数K/D的值略小10%~30%。     

Hilbert变换在波群统计中的应用——Ⅱ.波群平均历时长度和平均连长

本文报告波群统计特性研究结果的第二部分.提出用波包谱零阶、二阶矩和波面谱零阶、二阶矩计算平均历时长度和平均连长的新方法.用不规则波造波系统在水槽内产生的具有不同群性的三列不规则波作了验证,并与按Nolte和Hsu公式计算的平均历时长度和按Ewing公式计算的平均连长作了比较.验证和比较结果表明,本文提出的方法不仅可行,且具有一定的优越性.     

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。     

不规则波折射的数学模型

本文对光易型方向函数中的集中度参数Ｓｍａｘ进行了推算，得到了在不同底坡和入射角情况下，Ｓｍａｘ～ｄ／（Ｌｓ）。的关系曲线，从而较合理地给出了浅水区域的方向谱Ｓ（ｆ，θ）。本文用谱分量的线性迭加法建立了不规则波折射的数值模式，计算了具有各种理论方向谱的不规则波在平行直线状等深线海滩上的折射。其结果得到了不规则波折射系数ｋｓｒ的计算图。将所得的结果与用正弦波求得的值作了比较。另外，本文还探讨了方向谱的分割数与不规则波折射计算精度的关系，并对如何节省计算机时作了研究，从而确定了频率和方向的最佳分割数。     

浮式塔的动力计算

采用频域二阶摄动法研究了浮式塔在给定环境条件下的动力响应.计算了浮式塔在不规则波上的一阶运动响应函数和运动谱以及张力谱,同时进行了相应的模型试验.由结果的比较可以看出,试验结果与理论方法计算得到的结果吻合较好.计算结果表明,波浪的二阶作用对浮式塔的低频纵荡有影响.计算结果与试验结果的比较说明频域二阶摄动法可以用于浮式塔的动力分析.     

不同间距大直径圆筒防波堤波压力试验研究

通过开展物理模型试验,进行不规则波作用下不同间距大直径圆筒防波堤的波峰压力分布规律研究,分析了圆筒相对间距、相对水深、波陡等主要影响因素对圆筒波压力的影响规律,并通过波压力试验值与各家理论公式计算值的比较,进行不同间距圆筒波压力的计算方法研究。基于直立墙结构和大尺度孤立墩柱结构波压力公式给出修正系数以及横向衰减函数的拟合公式,用以计算圆筒周身不同位置处的波压力,从而为工程设计和理论研究提供参考。     

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.     

不规则波远破波对直墙的作用

基于物模试验、理论推理、因次分析和工程实例验证等综合分析方法,就不规则波远破波对直墙作用力的计算方法进行了研究,用推荐的方法得到的结果与工程实例符合较好.     

大尺度圆柱墩群周围的波流场的数值模拟

本文对波流共同作用下大尺度圆柱墩群周围的波流场进行了数值研究。利用波浪弥散关系的迭代计算求得波向与流向的夹角以及波浪的相对频率。流场通过求解浅水环流方程得到,波浪场通过求解含流的缓坡方程得到,通过二者的迭代计算得到大尺度圆柱墩群周围的波流场的耦合解。用有限元法建立了数值模型,并将本文的计算数据与试验数据以及其他学者计算数据进行了比较,结果较为合理。     

海浪波群波高的统计分布

本文根据Rice和Longuet-Higgins提出的波群包络线统计理论,导出了波群包络线最大值和波群波高的统计分布.只要计算出海浪谱及各阶矩,便可由海浪波高得到波群波高,本文应用截断的P-M谱计算得到了理论分布曲线,并用外海和实验室资料进行了比较.     

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。     

波浪谱形对不规则波数值模拟的影响

通过数值模拟分析了波浪谱形对不规则波浪数值模拟结果的影响.采用不同参数的JONSWAP谱模拟入射波要素,基于抛物型缓坡方程模拟不规则波浪的传播,分析了波浪谱形状对波浪数值模拟结果的影响.结果表明,采用抛物型缓坡方程模拟不规则波浪时,入射波浪谱形对模拟结果影响不明显;但由于模型中非线性项的影响,采用不规则波模拟的波高分布和采用规则波模拟的结果略有差别.     

作用于小尺度圆柱上的波浪、水流力

基于Morison方程和线性波及线性波浪谱理论,经过系统的大量的实验研究,探讨了单柱与串、并列双柱在规则波和不规则波与水流共同作用下,圆柱上所受正向力、升力及其合力的特征。从而给出了单柱上速度力系数C_d、惯性力系数C_m及升力系数C_l与KC数的相关关系以及串、并列双柱所受正向力、升力及合力的群桩影响系数与相对桩距和KC数之间的相关关系。     

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.     

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。     

黄河三角洲海区的海浪频谱

海浪谱是表征海浪结构的一个重要特性,它不仅能揭示海浪的内部结构,而且还可描述海浪的对外表现特征。对于不规则海浪,人们常用方向谱来描述,目前大多写成 S(ω,θ)=S(ω)cosβθ 式中θ为谱中组成波的传播方向与主浪向的夹角,ω为圆频率,S(ω)为频谱,β为待定系数。 海浪频谱能清楚地指明波能集中的频带,这对海洋工程的波浪载荷计算具有重要意义。显然,用上述形式表示海浪方向谱,关键是得到其频谱。     

不规则波模型试验的几个问题

本文比较系统地介绍和探讨了不规则波模型试验中的几个基本问题产生不规则波的方法,天然波列的复制,不规则波的模拟要求以及多向(短峰)不规则波的模拟方法。同时简介了波群的模拟方法和入射波与反射波的分离方法。     

根、茎、叶定量概化植物模型沿程不规则波消减实验

在理论分析的基础上利用根、茎、叶均可量化的植物模型,开展波浪水槽实验。通过改变实验水深、入射波高、植物分布密度等因素,研究不规则波在植物群传播时沿程波高衰减特性,利用快速傅里叶变换对不规则波频谱变化情况进行分析。结果表明,各植物模型消波效果较好,但很少出现植物消波的边界效应,不规则波沿植物群的波高变化情况多数时与Mendez理论曲线不一致,植物群各部分的波能衰减情况并无固定的变化规律。此外,波能衰减集中在谱峰频率处,且入射波高越大,透射波与入射波之间的谱峰值差值越大,但透射波的频谱宽度与入射波相比无明显变化。本研究可为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。