计算孤立小桩柱上随机波浪力的一个线性化的Morison公式

本文在线性波理论下，从计算孤立小桩柱上随机波浪力的Ｍｏｒｉｓｏｎ公式出发，通过对波浪力的概率密度的推导和分析，提出了一个新的线性化的Ｍｏｒｉｓｏｎ公嵤健８霉接胍言诠こ躺瞎惴菏褂玫模拢铮颍纾恚幔睿保梗叮纺晏岢龅南咝曰模停铮颍椋螅铮罟綅在对阻力的线性化上略有不同，由这个公式计算的小桩柱上的阻力是按Ｂｏｒｇｍａｎ线嵭曰模停铮颍椋螅铮罟浇屑扑闼媒峁模保埃副叮凑飧鲂碌南咝曰模停铮颍椋螅铮顛公式计算的随机波浪力的方差与直接利用Ｍｏｒｉｓｏｎ公式进行计算的结果是完全相同嵉模闹懈龅睦砺鄯治龊褪导扑憬峁砻鳎旱弊枇ο灾保晌颐翘岢龅募埃拢铮颍纾恚幔罡龅南咝曰模停铮颍椋螅铮罟降玫降男∽闲±刍怕氏碌乃婊ɡ藣力，均比直接由Ｍｏｒｉｓｏｎ公式进行计算得到的结果偏小，但按我们给出的线牲化的崳停铮颍椋螅铮罟降玫降慕峁劝矗拢铮颍纾恚幔畹南咝曰模停铮颍椋螅铮罟降玫降慕峁鼚接近于直接由Ｍｏｒｉｓｏｎ公式给出的结果。     

波浪对海底管线作用的物理模型实验及数值模拟研究

利用物理模型实验，测量了海底管线在波浪作用下的水平力和升力，并应用Ｍｏｒｉｓｏｎ方程及流函数理论，按最小二乘原理得出ＣＤ和ＣＭ以及ＣＬ，讨论了它们与ＫＣ，Ｒｅ之间隙比ｅ／Ｄ的关系。本文带应用边界拟合坐标及二维流场的大涡模拟法，模拟了与实验相同工况下海底管线的受力及流场情况，并把物理模型实验和数值模拟的结果进行了比较。     

桩群上的最大总波浪力

桩群上的总波浪力基于线性化的Morison方程,作用在桩群上(图1)的总波浪力F(t)及总波力矩M(t)为:.     

垂直桩柱上总波浪力的试验研究

本文基于Morison公式和线性波理论,根据试验室里规则波和强制波作用下小直径圆形桩柱上总波浪力的试验资料分析,讨论了规则波3相似文献   

波浪对透空外双壁筒柱的绕射

应用透空壁内流体速度与两壁间压力差成正比的线性模型，建立了外壁透空的双筒圆柱对波浪绕射的解析解。通过数值计算研究了外壁透空率的大小、内外柱半径之比等因素对桩柱上总波浪作用力和波面高度的影响。数值结果表明圆柱外壁透空系数的增加，将明显地降低圆柱周围的波浪高度和圆柱上的波浪力；内外柱径之比的大小对波浪力和波高的最大值无太大影响，而对波浪力剧烈衰减区的位置和波高的振荡周期有决定作用。     

波群作用于垂直桩柱的峰力统计性质

研究具有窄谱和Ｗｅｉｂｕｌｌ波高分布的波群对非线性桩柱系统作用力的统计性质。求得了桩桩的波浪峰力的各种特征值及其比值。指出这些数值不仅是阻力一惯性力参数ｂＨ的函数，也随着波群因子而变化。本文模式更具广泛性。文中给出了一系列计算图表，可从理论计算波群作用于桩柱的波浪峰力。     

小直径桩柱上波浪力峰值的短期分布

小直径桩柱上波浪力峰值的短期分布,数学上可归结为多元函数的概率分布问题。本文在线性波理论及假定周期为常量的条件下,将问题简化成一元函数的概率分布,按Morison方程分别推导了波高分布为瑞利(Raleigh)分布和格鲁霍夫斯基(以下简称格氏)分布时整根桩上波浪力峰值的概率分布,然后用模型试验资料进行了验证,结果表明这种简化是成功的。将本文导得的分布还与韦伯尔分布,瑞利分布进行了比较,表明本文导得的浅水波力分布与实验结果吻合最好,可试用于实际计算。     

随机波作用在直立桩柱上的波力

本文从 Morison 方程出发,根据 Borgman 所提出的计算公式,应用谱的方法在风浪槽中研究小桩柱的波浪作用力。文中给出了单位桩柱和总桩柱的惯性力和阻力转换函数。并对理论计算的力谱和实测力谱进行了比较。     

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.     

多向不规则波作用下九桩群桩效应试验研究

小尺度群桩应用广泛,一直是学者研究的重点,小尺度有别于大尺度桩柱,由于桩柱周围存在漩涡的脱落,使得受力特性复杂。以往的研究过程中,波浪主要采用单向不规则波浪,并且试验模型多以两桩或三桩组成的群桩结构为主,桩数相对较少。多向不规则波与群桩结构的作用特点有别于单向不规则波且研究较少。通过物理模型试验,针对多向不规则波对于9桩桩排群桩结构的作用进行了研究。首先综合考虑KC1/3数和相对桩径的影响,提出以参数KCLD 1/3数来衡量群桩的效应,并分析了正向力与横向力随着参数KCLD 1/3数和相对桩距的变化关系,研究了群桩中不同桩位桩柱波浪力的变化规律和方向分布宽度对于群桩波浪力的影响。研究结果表明,群桩中各桩的正向力随着方向分布标准差的增大而减小,而横向力在相对桩距较大时随着方向分布标准差的增大而增大,同时群桩中不同位置桩上的波浪力具有较大的差异。     

方阵密集桩群波力的试验研究

本文基于模型试验成果,提出了小直径桩群按方阵形式密集布置(2×2,3×3,4×4)时,最大总波力的计算公式,公式中,首先按莫里逊公式计算发生最大总波力时,各组成单桩力的总和,然后,根据实测总波力求解桩群间干扰系数和不同波向的效应系数,提出了计算干扰系数的经验公式和波向效应系数的经验值。     

挡板透空码头水平波浪力计算方法的探讨

目前,对透空式高桩梁板码头的桩基和墩柱波浪力的计算,现行《海港水文规范》中有相应的公式,但对一侧增设挡浪板及上部结构构件的透空式高桩梁板码头水平波浪力的计算,规范并没有明确规定相应的计算公式。从挡板透空码头设计中水平波浪力的计算分析入手,说明挡板波浪力采用不同计算方法的差异性,并针对某设计工程进行了实例分析,通过相关文献、现行规范及物理模型试验等三种不同方法所得计算结果的比较,探讨一种适合挡板透空码头的水平波浪力的计算方法,供工程设计时参考。     

波浪任意方向入射情况下小尺度矩形桩柱惯性力系数的解析解

本文利用保角变换和渐近匹配展开法给出了波浪任意方向入射情况下小尺度矩形桩柱惯性力系数的解析解。计算结果表明,对于矩形桩柱,以往在二维平面振荡流情况下得到的惯性力系数比波浪情况下的惯性力系数要小10％左右,因此采用平面振荡流情况得到的惯性力系数计算波浪荷载是偏于不安全的,在设计中应予以注意。     

破碎波冲击直立桩柱的大比尺试验研究

波浪破碎是海洋中最常见的现象之一,其能够对海洋中的结构物产生巨大的波浪力作用。本文在大比尺波浪水槽通过聚焦波的方法生成了极端波浪和不同破碎阶段的破碎波浪,并对其冲击桩柱过程中的点压力进行了测量,进而采用连续小波变换的方法,对桩柱上点压力的分布及大小进行了细致分析。结果表明,多次重复试验下,相比非破碎极端波浪,破碎极端波浪产生的点压力离散性更强;波浪破碎程度越大,测点位置越靠近波峰,则点压力离散程度越大;破碎波的最大点压力出现在1.2倍的最大波面附近,且其大小可达3倍的最大静水压力;基于点压力小波谱,不同破碎阶段破碎波产生冲击作用不同,对于波浪作用桩柱前波浪已经发生破碎的情况,其冲击区域更大,点压力分布更复杂;而对于桩面破碎的情况,其造成的波浪总力更大。     

斜向波流作用下水平杆件上的波力谱

本文根据作者提出的线性化方法,对于斜向波浪和水流作用下水平杆件上的拖曳力做了线性化。根据线性波浪理论,求得了水平杆件上和整个杆件上的力谱矩阵。整个杆件上的力谱矩阵可通过单元波力谱与波向影响函数而得到。计算表明,波浪方向对力谱的影响较水流方向的影响更为显著。     

波浪对阻抗型圆柱群的绕射

应用柱面上阻抗型边界条件分析单柱和圆柱群上波面高度和总波浪力的分布规律。随着阻抗值减小波面高度明显减小,柱上总的波浪力也随之减小。由于柱间干扰和阻抗影响,波浪力在一定的波数尺寸范围内出现急降区,阻抗型柱的变化平缓,而刚性光滑壁面柱降低显著,说明阻抗越小柱间波浪散射强度越小。     

不规则波作用于垂直桩柱上的正向力

通过试验,研究了规则波,特别是不规则波作用于孤立桩柱上的正向力,通过测定桩上的总波浪力并利用时域最小二乘法和互谱分析法,研究了Morison公式中的系数C_D、C_M与KC数和雷诺数的关系及其随频率的变化,给出了规则波和不规则波作用下的C_D、C_M与KC数的关系曲线,此外,从波、力之间的相干数角度,对传递函数法计算不规则波浪力的适用范围也作了分析。     

小波浪高雷诺数时垂直桩柱的波流力

本文在0.45×105≤Re≤5.5×105,2.94≤KC≤7.85的范围内实验研究了作用于垂直桩柱上的波浪力,比较了阻力系数和惯性力系数在不同雷诺数区域之中的异同,分析了桩柱升力的频率特性,给出了考虑桩柱振动影响在内的桩柱阻力及升力自功率谱的数学表达式.     

中长周期波作用下的斜坡堤胸墙波浪力试验研究

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过将试验结果与我国现有规范中的经验公式计算所得结果进行对比,发现规范更适用于胸墙底淹没的情况,而对于肩台出水情况,规范计算结果小于试验结果。由此提出了一种新的波浪力计算方法,计算准确度得到明显提高。     

波群对垂直桩柱的作用力

在波浪槽中进行了具有不同群因子和连长的随机波群对三种直径的桩柱作用力的实验研究,指出波浪峰力的比值不随波群的连长变化,而随波群因子的增加而增大。由于桩柱是一非线性系统,作用力的群团子大于波浪的群因子,其连长小于波浪的连长。波浪峰力的比值不仅随KC数的增加而增大,还随波群因子GF的增加而增大。