力谱在海洋工程中的应用

本文主要论述海浪的力谱及其应用,针对圆形墩柱的波浪力进行了分析。 一、力谱的推求 力谱可以直接用仪器在建筑物上量得,但是这种直接量测是相当艰巨和复杂的。这里我们借助于海浪谱及海浪运动的规律来探求海洋工程中应用非常广泛的圆柱形建筑物上的力谱。     

多向不规则波浪生成的数值方法

实际的海浪是三维(多方向)的,海浪的方向分布对于海浪折射、绕射及泥沙运动等的研究具有重要的意义,因而人们利用多向不规则造波机对它进行物理模型试验研究.同时,基于合适的数学模型,可在计算机上产生长时段的多向不规则波浪,用于研究海浪的基本特性及其对工程建筑物的作用,也是一种方便经济有效的手段,这也是制作多向不规则波造波机控制信号的基础.因此,如何由数模有效地合成多向不规则波浪,日益受到人们的重视.常用的一种方法是把海浪看作由无数不同频率和不同方向的组成波线性叠加而成,因而将模拟二维波浪的方法[1]直接推广应用于三维波浪的模拟.但是这样模拟所得的波浪往往是空间上不均匀,时间上会重复出现,需要进一步研究改进.本文首先给出了多向不规则波的三种模拟方法,并对其模拟结果进行了分析检验,给出了较理想的海浪模式.在此基础上,研究了模拟所得波浪的基本特征和模拟参数的确定.     

直立堤前波浪和波压力概率特征

随着海上石油、矿物资源的开发和航运事业的发展,要求在海上建立更多的水工建筑物和码头。目前,直墙式水工建筑物仍是工程建设中广为采用的结构型式,为选取其最优结构,必须知道该建筑物前波浪及作用力的概率特征,这关系到工程设计中对直墙式水工建筑物的稳定度和强度的计算。因此,研究自然条件下直立堤前的波浪、波压力概率特征,对建立一种考虑海浪的不规则性来计算作用于直立堤上波压力的工程计算方法是具有重要意义的。自六十年代末,国外就开始观测和研究海浪对直立堤的作用。近年来,我们在     

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。     

孤立墩柱在波浪作用下的动力反应

随着海洋工程事业的迅速发展,海上建筑物有不少采用孤立墩柱的型式或是由孤立墩柱组成的.关于作用在孤立墩柱上的波浪力,在我国交通部制定的《海港水文规范》中已作出规定,这方面也有不少文献和研究成果.但是,设计海上孤立墩柱建筑物,只按静力计算往往是不够的,在不少情况下,必须考虑动力反应问题.自1961年美国得萨克四号塔发生重大破坏事故以后,海洋工程界对海上建筑物的动力设计问题非常重视.作用在海上建筑物的荷载,除波浪力外,尚有风、水流等,为使问题简化,本文仅考虑波浪荷载,并视结构为单自由度第一振型的振动.     

流对波场影响的计算

一、引言海洋工程建筑物,受到各种海洋环境外力的作用,其中海浪的作用是最重要的。许多海洋工程是建立在近岸和河口地带,因此,潮流的涨落对海上建筑物的作用,也是不可忽略的。流和波浪相互作用时,可以改变波场。当波浪与流的作用反向时(以下简称反向流),波高增加,波长减小;当波浪与流的作用同向时(以下简称同向流),结果正相反。因此,反向     

江苏省南部沿岸海浪特征及分析

在海洋工程建设中,海浪的危害性是不得不考虑的问题。江苏省作为我国沿海大省,其海洋工程建设发展迅速,展开其沿岸海浪特征研究意义重大。本文利用该海区为期一年的实测海洋波浪资料,对波浪的基本特征、变化规律、风与浪的相关关系等的特征进行统计、分析、计算,为本地的近岸经济建设提供参考依据。     

海浪方向谱的初步分析

一、前言随着海洋资源的开发利用和海洋观测技术的不断更新,海浪方向谱的研究日益受到重视.海浪方向谱,由于它能同时描述海浪能量随频率和方向的分布,故已成为合理计算海上水工建筑物作用力的可靠依据.特别是方向谱能给出不同方向组成波的能量变化,更有助于了解海浪的细微结构及其产生过程.因此,海浪方向谱的研究不仅直接关系到海洋工程的投资效益,而且对海浪生成机制的研究也有重要意义.     

定常流对近水面物体绕射的影响

波浪力是作用在海洋建筑物上的最重要动力载荷之一.目前,无流影响的线性波浪理论已得到了很大的发展,然而,由于在大多数海洋工程实际问题中,波、流是同时存在的,因此,研究定常流对水波绕射影响的问题在海洋工程中具有明显的工程实际意义.     

日本合田良实博士来华讲学

应我国交通部的邀请,日本运输省港湾技术研究所副所长、著名的不规则波理论学者合田良宴博士来华讲学,并于一九八五年八月二十三日至九月五日在天津进行为期十二天的讲课。参加听课的有来自全国有关高等院校、科研单位、工程和设计部门等十九个单位的副教授、工程师、研究生共约70人。讲课内容主要包括:波浪的统计性质及海浪谱、波浪的变形、波浪的作用、波浪观测和不规则波试验共五部分。合田嵌实博士讲课的中心内容主要围绕不规则波浪的理论及其应用,他综合介绍了日本近十几年来对不规则波的研究及其对港工建筑物的作用等有关研究成就及设计方法,并着重介绍了他本人撰写的《港工建筑物的防浪设计》一书以及其他有关论文的内容。     

强非线性规则波在防波堤上爬高公式研究

为了研究波浪非线性对爬高的影响,解决防波堤等工程设计的实际问题,通过对数学模型试验、物理模型试验、规范公式得到的防波堤波浪爬高对比分析,分析了非线性主要影响参数厄塞尔数、相对水深和波陡对波浪爬高的影响规律,指出规范公式计算时存在的缺陷,并对其计算公式、适用范围进行修正、拟合,得到了强非线性规则波浪爬高的计算方法,可适用于斜坡堤断面的波浪爬高计算,与物理模型试验和数学模型试验结果对比表明,新的波浪爬高计算公式具有较好的计算精度,研究结果可为防波堤等实际工程设计提供重要参考。     

波浪作用下方块石护面稳定性研究

护面是海堤和护岸的重要结构,直接抵御波浪作用,可采用人工块体、块石等,种类繁多。采用紧密排列方块石作为护面结构是一种景观性较好的型式,依据方块石厚度不同能抵御不同大小的波浪作用。干砌条石及干砌块石护面曾有一些规范给出过计算方法,但现行规范没有相关内容可供设计参考,已有计算方法的理论分析还存在不足。当波浪与斜坡堤相互作用时,方块石护面出现位移或脱落可能发生在波浪回落最低阶段、波浪破碎打击阶段及破后爬高水流作用阶段,通过研究得到了不同阶段波浪对方块石护面作用力的计算方法。在波浪回落最低阶段,考虑了护面及其下方垫层渗透性影响,通过理论分析建立了低渗透护面浮托压强计算模型,采用物模试验将计算结果与试验测量值进行了对比分析,结果表明总体趋势符合,量值接近;在波浪破碎冲击阶段,基于射流冲击作用原理,提出了波浪在斜坡面破碎冲击压强计算方法,通过试验分析了波浪破碎水深波高比与破波相似参数的关系,利用浅水波理论计算了波浪破碎冲击水流流速;在爬高水流作用阶段,提出了水流引起的方块石护面垂直浮托力及水平拖曳力的计算方法,通过试验结果拟合了浮托力系数和拖曳力系数,验证了水流作用下护面的受力特征。最后,针对方块...     

Explicit Solution to the Wave Dispersion Equation with Higher Accuracy

Based on the previous study results, two higher accuracy explicit solutions to the dispersion equation for wave length are presented in this paper. These two solutions have an accuracy of 0.1% over all wave lengths, which is sufficiently complete for practical application. At the same time, several previous explicit solutions also have been reviewed and compared herein. In comparison with accuracy, the results show that the present two solutions are as good as Wu and Thornton's solution (which has a good accuracy over all wave lengths, but its calculation formula is so complex that it is hard to be used with a hand calculator), and are better than the other solutions, they may be rather useful in practical calculation with a hand calculator or computer.     

波浪增减水的实用数学模型及其数值模拟

提出了一种模拟近岸区波浪增减水的实用数学模型.首先采用考虑波能损失的抛物型缓坡方程数值模拟波浪破碎引起的波浪复振幅变化,接着根据计算得到的波浪复振幅,采用一种新的辐射应力公式计算辐射应力分量,然后采用深度平均方程计算波浪破碎产生的增减水.采用该模型对规则波和不规则波破碎引起的增减水进行了数值模拟,数值模拟结果与实验结果吻合良好,表明该模型可有效模拟近岸区由于波浪破碎引起的增减水.     

Numerical Simulation of Wave Height and Wave Set-Up in Nearshore Regions

Based on the time dependent mild slope equation including the effect of wave energy dissipation, an expression for the energy dissipation factor is derived in conjunction with the wave energy balance equation, and then a practical method for the simulation of wave height and wave set-up in nearshore regions is presented. The variation of the complex wave amplitude is numerically simulated by use of the parabolic mild slope equation including the effect of wave energy dissipation due to wave breaking. The components of wave radiation stress are calculated subsequently by new expressions for them according to the obtained complex wave amplitude, and then the depth-averaged equation is applied to the calculation of wave set-up due to wave breaking. Numerical results are in good agreement with experimental data, showing that the expression for the energy dissipation factor is reasonable and that the new method is effective for the simulation of wave set-up due to wave breaking in nearshore regions.     

Scour around vertical piles due to long-crested and short-crested nonlinear random waves plus a current

This paper provides a practical stochastic method by which the maximum equilibrium scour depth around a vertical pile exposed to long-crested (2D) and short-crested (3D) nonlinear random waves plus a current can be derived. The approach is based on assuming the waves to be a stationary narrow-band random process, adopting the Forristall (2000) wave crest height distribution representing both 2D and 3D nonlinear random waves, and using the empirical formulas for the scour depth by Sumer and Fredsøe (2002). Comparisons are made between the present approach and the Sumer and Fredsøe (2001) data for 2D random waves plus current. An example calculation is provided.     

推算波浪多年一遇波高的新方法

采用卫星遥感推算多年一遇波高的新方法，对中国近海多年一遇波高进行推算研究。运用卫星遥感散射计得到的风资料推算了整个渤海区域波浪多年一遇的波高分布。通过与有实测资料4个点推算的结果比较表明：卫星资料和实测计算的误差随着重现期的增大而减小，最大误差百年和50年一遇波高为20cm；而百年和50年一遇波高正是工程中最为关心的，说明运用卫星遥感散射计风资料推算渤海多年一遇波高可行且结果合理。本研究方法为进一步运用和完善卫星遥感资料推算中国近海多年一波高场提供了一条新途径。     

Longshore Currents of Random Waves on Different Plane Beaches

1 .IntroductionWhenwavespropagateobliquelytotheshorelineandbreak ,ameancurrentisgeneratedflowingparalleltothecoast.Thegenerationoflongshorecurrentscanbeexplainedasfollows .Withbreakingwaveheightdecreasing ,themomentumofwavemotionwillchangecorrespondingly .Accordingtothemomentumconservationtheory ,thechangesofthemomentumwillbeaccompaniedwithadditionalforcesactingonfluid .Longuet Higgins ( 1 970 )usedtheconceptofradiationstresstodescribetheaboveadditionalforceactingonfluidduetothechangeofwavemo…     

Wave run-up on slender circular cylindrical foundations for offshore wind turbines in nonlinear random waves

A practical method for estimating the wave run-up height on a slender circular cylindrical foundation for wind turbines in nonlinear random waves is provided. The approach is based on the velocity stagnation head theory and Stokes second order wave theory by assuming the basic harmonic wave motion to be a stationary Gaussian narrow-band random process. Comparisons are made with measurements by De Vos et al. (2007), and some of the highest wave run-up events that were predicted agree with those measured.