直立浮式柱群波浪荷载计算

为了研究类似张力腿平台（ＴＬＰ）等海洋工程结构物的运动,浮式直立柱群的波浪荷载计算是十分重要的。应用匹配渐进和特征函数展开法得到单柱流场速度势的半解析解,再引入大间距假设,将柱群中某一柱体对其它柱体的扰动作用用平面入射波来代替。同时对该问题进行了非平面波修正,计入柱间水动力相互作用,解决了柱群的绕射问题。应用该方法计算了不同条件下的双柱波浪荷载的幅频特征。     

极端波浪对海洋导管架平台的作用及其模型试验研究

通过极端波浪对海洋导管架平台作用力的模型试验,对极端波浪的作用进行了探讨。首先在常规波浪力计算公式的基础上,提出了极端波浪作用下的简易计算方法,并结合国外相应研究成果,提出了三个简易计算表达式;在对模型试验数据的分析基础上,给出了上述三个简易计算公式中的系数,从而得到极端波浪作用下的波浪力计算表达式。     

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。     

港域波浪数学模型的改进与验证

通过物理模型对改进的港内波浪传播变形数学模型进行验证。该数学模型以推广的时变缓坡方程为控制方程,采用含松弛因子的ADI法求解,并对波浪反射和透射边界模拟方法进行改进。先通过物理模型试验确定斜向浪入射条件下抛石防波堤前的波浪反射系数,作为数学模型中部分反射边界模拟的依据。然后进行了一个典型港口内波浪折射、绕射和反射的模型试验,测量港内波浪分布。对比模型试验和数学模型计算的结果表明,数学模型可较好地模拟港内复杂地形和边界条件下规则波和不规则波的传播变形。     

大尺度海工圆柱的非线性波浪载荷

引入Stokes二阶水波理论,建立了对海洋工程中大尺度综合型圆柱式结构波浪载荷的二阶修正统一积分算式。通过对波势特征解法的推广及引入干扰波叠加法、最小二乘法,使原仅适合于轴对称单柱的二阶散射波浪载荷快速积分算法可完全适用于类型广泛的任意型实用圆柱的计算。几则实例(圆台,单、双柱)的计算检验了该方法的有效性。     

矩形人工岛波浪爬高的数值模拟

本文基于线性绕射理论,提出了采用波源分布法计算矩形人工岛上波浪爬高的数值模型.在三种入射波向(α=0°、45°、90°)下进行数值计算,所得到的结果与整体模型试验的实测结果进行了比较,二者吻合较好.表明波源分布法是确定波浪爬高的一个有效方法,可为人工岛工程设计提供可靠的高度参数.     

浮筒的波浪力计算

本文研究了浮筒在漂浮状态时波浪力的计算方法，导出了考虑有限波幅影响的波浪力计算公式。为了验证本公式的可靠性，对５００吨浮筒模型在上海交通大学船池中进行了模型试验     

波浪在混合式海堤上的爬高

本文通过模型试验以及对影响波浪爬高诸主要因素的递推分析法,分析了波高、波长、平台宽、平台顶高程、斜坡坡比及相对水深等因素对混合式海堤上波浪爬高的影响,并给出了计算波浪爬高的经验公式。     

大尺度海工圆柱的非线性波浪载荷

引入Ｓｔｏｋｅｓ二阶水波理论,建立了对海洋工程中大尺度综合型圆柱式结构波浪载荷的二阶修正统一积分算式,通过对波势特征解法的推广及引入干扰波叠加法,最小二乘法,使原仅适合于轴对称单柱的二阶散射波浪载荷快速积分算法可完全适用于类型广泛的任意型被害用圆柱的计算,几则实例（圆台,单,双柱）的计算检验了该方法的有效性。     

考虑弹性变形铰接塔平台非线性动力响应

研究计入弹性变形铰接塔平台在深水中的非线性动力响应。将铰接塔平台简化为顶部具有集中质量,底部具有扭转线性弹簧约束的均匀弹性梁,考虑波浪对平台的作用,应用莫里森(Morison)公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,建立了铰接塔平台横向运动的偏微分方程,采用伽辽金方法计算波浪作用下铰接塔平台非线性动力响应。计算了铰接塔平台的固有频率和模态,得到了铰接塔平台不同频率波浪激励下各阶模态的动力响应。计算结果表明,在波浪激励下系统二阶模态将发生2、34、倍超谐共振运动,并且揭示了弹性铰接塔平台在波浪作用下振动的不对称性。     

Numerical simulation of solitary wave scattering by a circular cylinder array

The interaction of a solitary wave with an array of surface-piercing vertical circular cylinders is investigated numerically. The wave motion is modeled by a set of generalized Boussinesq equations. The governing equations are discretized using a finite element method. The numerical model is validated against the experimental data of solitary wave reflection from a vertical wall and solitary wave scattering by a vertical circular cylinder respectively. The predicted wave surface elevation and the wave forces on the cylinder agree well with the experimental data. The numerical model is then employed to study solitary wave scattering by arrays of two circular cylinders and four circular cylinders respectively. The effect of wave direction on the wave forces and the wave runup on the cylinders is quantified.     

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。     

Wave Action on Structures of Combined Cylinders

1.Introduction Owingtoitssignificanteffectofreductionofwaveloadsandwaverun up,theperforatedwallon anarrayofcylindricalstructureshasreceivedconsiderableattentioninrecentyears.Manyresearches havebeencarriedoutinthisfield.Anexactsolutionforthediffractionoflinearwaterwaveswithan arrayofimpermeablecylinderswasfirstgivenbySpringandMonkmeyer(1974)usinganeigenfunction expansionapproach.Subsequently,LintonandEvans(1990)madeamajorsimplificationtothetheo ry,whichallowedthenear fieldquantitiessuchasload…     

双矩形浮子波能装置辐射问题的解析方法

在有限水深下1个漂浮在水中的矩形浮子和1个淹没在水下的浮子构成双矩形波能装置模型。基于特征函数展开法求解了线性入射波作用下双矩形浮子波能装置的辐射问题,得出了双矩形浮子辐射速度势的1种新解析式,然后根据Haskind关系由入射势和辐射势来计算波浪激励力,并且采用数值方法对相同算例进行了计算,得到了完全一致的结果,从而证明这种方法是正确的。研究了在不同工况下的波浪激励力和系统的水动力学系数变化的规律。     

两层流体中多个圆柱浮体波浪力的解析方法

采用解析方法研究了线性入射波作用下两层流体中多个圆柱形淹没浮体的渡浪力特性.首先基于多极子展开方法,建立了散射势函数的解析表达式,并进一步得到浮体散射渡浪力的计算公式,然后利用边界元方法验证了本文的解析解,最后分析了不同参数的变化对双圆柱形浮体结构波浪力的特有影响.     

基于粘性流模型的筒型基础防波堤波浪力数值分析

筒型基础防波堤是一种新型港口海岸工程结构,其基础上部是由连续排列的圆筒构成的直立防浪墙.采用粘性流数值模型,研究连续圆筒防波堤上波浪力竖向分布、水平(沿圆筒环向)分布和波浪力合力特性,并对粘性流数值模型计算的平面直墙波浪力与海港水文规范方法计算结果;粘性流数值模型计算的连续圆筒墙面波浪力与平面直墙波浪力;无限长连续圆筒墙面波浪力与有限长连续圆筒墙面波浪力进行比较分析.针对所选工程算例,建议按<海港水文规范>中平面直墙波浪力计算方法确定连续圆筒防波堤上的波浪力时,波峰时考虑0.90左右的折减系数,波谷时考虑0.95左右的折减系数.     

正交直墙前直立圆柱的波浪绕射的解析研究

应用镜像原理,将正交直墙前单个圆柱的波浪绕射问题,转化为4个对称布置圆柱的4向入射波浪的绕射问题。然后应用速度势的特征展开方法和Graf加法定理,建立了正交直墙前垂直圆柱的波浪绕射解析解。通过数值计算研究了圆柱与正交直墙间距离大小、波浪入射角等因素与圆柱上总波浪作用力的解析关系。     

Benchmark computations of wave run-up on single cylinder and four cylinders by naoe-FOAM-SJTU solver

The benchmark simulations of wave run-up on a fixed single truncated circular cylinder and four circular cylinders are presented in this paper. Our in-house CFD solver naoe-FOAM-SJTU is adopted which is an unsteady two-phase CFD code based on the open source package OpenFOAM. The Navier-Stokes equations are employed as the governing equations, and the volume of fluid (VOF) method is applied for capturing the free surface. Monochromatic incident waves with the specified wave period and wave height are simulated and wave run-up heights around the cylinder are computed and recorded with numerical virtual wave probes. The relationship between the wave run-up heights and the incident wave parameters are analyzed. The numerical results indicate that the presented naoe-FOAM-SJTU solver can provide accurate predictions for the wave run-up on one fixed cylinder and four cylinders, which has been proved by the comparison of simulated results with experimental data.