大型泊位设计中的水流问题——以宝钢马迹山港为例

本文以宝钢马迹山２５万吨级矿石中转港码头设计中所遇到的水流问题为例,通过对研究水域的水流性质以及泊位、船舶、水流三者之间关系的初步分析,认为水流尽管与风、浪一样不致船舶结构破坏,但一定时段内却可能对其靠泊造成困难,而水流作用于系泊中船舶并传递给码头结构物的荷载,以及水流与波浪相互作用使得波流要素改变则是设计中必需考虑的。最后,作者对港口设计和运作提出建议,以期相类似水深流急地区建设大型泊位时能有所借鉴。     

波流耦合下保守污染物迁移扩散的模拟研究

基于三维潮流和谱波浪模型,以及输移扩散模型和拉格朗日粒子追踪模型,构建了波流耦合下保守污染物的迁移扩散模型。模型基于非结构化网格,对近岸复杂岸线有很好的拟合,可用于大范围波流耦合计算。运用所建的耦合模型研究了旅顺港内外的潮流变化、波生流场、保守污染物输移、粒子运动、以及新水道对湾内污染物迁移的影响,模拟的潮流场与实测数据吻合较好。结果表明:潮流会在湾内近湾口处形成一逆时针涡,波浪对湾内影响较小,但波生流会改变湾口流场分布;在湾内处于涡中的水体潮流自净能力较强,而湾中及湾底则较弱,SE向波浪会降低湾内水体的自净能力;新潮流通道的开挖,会显著改善水体的自净能力,尤其对湾底浅水区域作用明显。     

Spectral wave transformation model for simulating refraction-diffraction with strongly reflecting coastal structures

On the basis of the wave action balance equation which incorporates refraction, diffraction, reflection and wave-current interaction, a directional spectral wave transformation model WABED is developed for predicting the irregular wave refraction-diffraction with strongly reflecting structures in coastal regions. In the model, diffraction is taken into account by introducing a term formulated from a parabolic approximation wave equation, and reflection is calculated through a back-marching numerical approach at the reflecting boundary. Two experimental data sets are used to examine the performance of present model with regard to wave characteristics around reflecting coastal structures. One is from a physical experiment at idealized inlet with parallel jetties, while the other is from a laboratory study on a coastal project of the concave breakwater. Reasonably good agreements are found for both cases, revealing the applicability of the present model for predicting combined wave refraction-diffraction processes with strongly reflecting coastal structures.     

海洋沉积动力过程原位监测平台及其应用

利用倾斜仪、ADCP、PC-ADP、扇形声纳、OBS等先进仪器组建海洋沉积动力过程原位监测平台,并利用此平台获得了北部湾底部同步连续的波浪数据,流速剖面及近底紊流数据,距底0.5、0.9、1.3m的悬浮物浓度数据以及不同时间的地貌图像.实际观测表明,原位监测平台能够克服极端条件,系统地监测波流、悬浮物浓度以及地貌演化,...     

波流联合作用下深水铰接塔平台的组合共振

研究了深水铰接塔平台在波流联合作用下的组合共振特性。将平台顶部工作单元简化为集中质量,塔柱和浮力仓简化为均匀直杆,建立了铰接塔平台运动分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用,应用Morison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。分别考虑波浪作用和波流联合作用,采用数值计算方法,计算了高400m、塔柱直径15m的浮力塔平台的多种组合共振响应。研究表明,波浪作用下平台将出现2vm＋vn组合共振,波流联合作用下平台将出现vm＋vn组合共振、2vm＋vn组合共振。     

正压大气中的波流相互作用及Sine-Gordon方程

从正压涡度方程出发,利用截谱方法,讨论波动与基本流之间的相互作用,得到了波流之间能量转换的条件。在引入时空缓变量后,导出Sine-Gordon方程,并求得了孤立子解。     

河口波流相互作用的数学模型

基于Navier-Stokes方程，考虑波流相互作用，本文提出了河水水动力数学模型，本模型考虑：（1）河水径流、相对波浪和潮流，可作为时不变的流动问题，一般作为潮流计算的部分边界条件；（2）波浪，主要是涌，其周期相对潮流可小几个数量阶，波长50－250m；（3）潮流，周期性的，时间尺度是半天到1d，波长以几十公里计；（4）地形是缓变的，其特征尺度远大于波浪长度。     

深水Stokes漂流公式的一种新形式

本文在未将Stokes波的势函数参数β的前提下使用近似解迭代方法重新推导了Stokes波的水质点的轨迹方程。在具体推导中发现水平位移与垂向位移在作近似解迭代时，收敛于精确解的速度是不相同的，垂向位移在一次迭代后即与精确解非常近似，而对于水平位移必须做二次迭代才能达到较好的精度。由二次迭代的水平位移方程即可获得Stokes漂流公式的一种新式，该形式表明，在三阶精度下Stokes漂流与所在深度的水质点的振幅A的平方成正比。运用由垂向位移方程解得的振幅与参数β的关系式可证明经典Stokes漂流公式可以看作是新漂流公式在特定坐标系下的特定垂直断面处的结果。     

西太平洋副热带高压演变物理机制的研究

针对前人利用低谱模式研究大气运动多平衡态存在的不足, 应用四因子最优子集反演方法和相应的资料分别反演获得了描述西太平洋副热带高压位置偏北年和偏南年500 hPa高度场和相应OLR场低谱截断基函数具体形式. 应用多平衡态理论研究了西太平洋副热带高压演变的物理机制. 结果表明, 造成西太平洋副热带高压位置异常的原因是前期外部的热力强迫的差异, 导致了大气产生不同的响应波型. 较强的经向和纬向外部热力差异致使大气所产生的响应波型间存在波流和波波相互作用, 从而使得西太平洋副热带高压发生北跳后而位置偏北; 相反, 较弱的经向和纬向外部热力差异致使大气所产生的响应波型间不存在波流相互作用, 使得西太平洋副热带高压不发生北跳, 只随外源强迫的振荡而振荡, 造成西太平洋副热带高压位置偏南.