水下物体在波浪力作用下的运动计算

本文通过对水下物体在波浪力作用下所受的力的分析，运用流体力学和波浪理论的基本知识，建立了物体的运动方程，并借助于数值计算的方法对运动方程进行求解，从而得出物体在波浪力作用下的运动特性，为水下机器人的吊放回收提供了理论依据。     

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.     

浮式防波堤非线性波浪力实验研究

对浮式防波堤在不同吃水深度、周期、波高和入射波波型情况，进行了波浪对浮式防波堤非线性作用力的研究，给出了有关实验结果。实验结果表明波浪力在周期较大时，随着波高的增加，出现一阶力减小、高阶力增大的强非线性现象。实验中出现了二阶力大于一阶力的现象，也出现了三阶力大于二阶力和一阶力的现象。     

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     

胶州湾的波浪数值计算

本文利用波浪方向的能量分布概念和公式,计算了胶州湾多年一遇的设计波浪要素,并绘制了整个胶州湾主要方向50a一遇波高和周期的分布图.由此可以了解胶州湾波浪的地域特征和方向差异.     

方形网箱水平波浪力的迭加计算和实验验证

采用小直径圆柱体绕流理论和网渔具理论为基础的经验水动力计算法，分别考虑网箱框架是刚性体、网衣和绳索是柔性体的特征，结合正弦波理论对方形网箱及其构件受到的水平波浪力特性进行了分析研究，理论给出了波浪力迭加计算法，并把计算结果与小尺度的网箱水槽实验进行对比验证。结果表明，计算数值与试验数据较接近，平均误差率在15％以内。网箱水平波浪力呈周期性、不对称变化，在波浪周期小于0.72s时，主要以框架的波浪力为主，反之以网衣的为主。在波长为0.8m、周期为0.72s、水深为0.7m、波高为68.3mm情形下，计算结果显示网箱的框架尺寸和形状及其系泊、布局的选择应根据实际海况而定，网箱高度可适当增加，当设置水层下降深度相对于网箱高度比率为20％-40％，时，波浪力峰值下降相对率达68.03％-88.20％，表明可以较大程度地降低其波浪力。     

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。     

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。     

分层流体中细长体波浪力的数值计算

利用边界元法计算了层化流体中细长体受到的一阶垂荡波浪力和一阶纵摇波浪力矩，计算了近水面细长体的波浪力及力矩，与水池实验结果相吻合。     

圆弧面防波堤波浪力初步研究

圆弧面防波堤是在半圆形防波堤基础上开发的一种新型防波堤。首先通过与半圆形防波堤相同条件下的波浪试验,检验圆弧面防波堤的稳定性,并利用数值波浪水槽对圆弧面防波堤的水力特性进行初步研究,探求造成圆弧面防波堤与半圆形防波堤波浪力差别的主要原因。通过圆弧面防波堤与半圆形防波堤波浪力的对比试验,提出了圆弧面防波堤波浪力的简化计算方法,以半圆堤正向水平波浪力乘以一修正系数,在堤顶淹没情况下修正系数可取1.3,在堤顶出水情况下修正系数可取1.1。     

关于小直径垂直桩柱结构的波浪力研究

本文归纳了应用Morison方程中涉及的研究成果。分别从阻力系数和惯性力系数。规则波与不规则波，二阶力和线性化，桩群受力等方面进行了论述。对目前该领域的研究给出了系统的介绍。     

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。     

透空式水平板波浪上托力计算方法

在透空式平板波浪上托力试验研究基础上,针对实际工程应用要求,提出相对简便的透空式平板下波浪局部上托力和最大总上托力计算方法,包括上托力大小、分布宽度和发生位置。对具体工程实例的计算结果表明,该方法与实验值有着较好的一致性。     

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。     

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.     

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。     

波浪作用下三角型人工鱼礁水动力特性数值模拟与实验验证

人工鱼礁在波浪作用下水动力特性的研究对于人工鱼礁的工程安全与设计具有非常重要的意义。基于有限体积法,采用推板造波形式,通过利用VOF方法求解波面的方式建立了模拟人工鱼礁与波浪相互作用的三维数值波浪水槽。基于该数值模型研究了波浪作用下三角型镂空人工鱼礁的受力情况,并与物理模型实验结果进行比较,结果显示模拟得到的人工鱼礁受力和波浪形态均与实验结果吻合良好。根据数值模拟结果,拟合出波浪作用下人工鱼礁的水动力系数。单体三角型镂空人工鱼礁的速度力系数Cd随着Kc数、Re数的增加呈现减小的趋势;惯性力系数Cm则随着Kc数、Re数的增加呈现波动趋势。数值模拟结果显示在一个波浪周期内,人工鱼礁周围产生了较强的上升流和回流,其内部产生了明显的涡旋结构。研究结果为人工鱼礁的设计优化提供了理论依据。     

复杂结构形式的海堤波浪力及波浪形态数值模拟

依据雷诺方程和k-ε紊流模型,按流体体积(VOF)法追踪波浪自由表面,采用源造波法,建立数值波浪水槽,数值模拟波浪对复杂结构形式海堤的作用.数值模拟结果与经验公式、物理模型试验结果基本符合,说明所建立的数值波浪水槽合理可行.揭示了不规则波作用下复杂结构形式海堤波浪力分布规律,模拟了堤前波浪形态变化,为探讨合理的海堤结构形式提供了依据.     

近岸区直墙波浪力的模拟

在水槽中进行了几种不同坡度的斜坡平台上规则波作用下直墙波浪力试验，系统分析了直墙上相对最大压强和相对最大总力，给出了它们之间的比较关系。还进行了不同坡度的不规则波模型试验，并讨论了波浪力之间的特性。结果表明采用1：10、1：15的斜坡与平台相结合的试验室模拟，可得到与平底地形相近的直墙波浪力。