淤泥质光滩-盐沼过渡带波浪衰减的观测研究 以长江口崇明东滩为例

1 引言 波浪是海岸环境中最重要的动力条件之一.无论就泥沙起动、搬运和堆积的沉积动力学而言[1],还是从海岸防护的角度考虑[2],波浪都是不可缺少的动力因子.由沉积物组成的潮间带分布在世界海岸的许多岸段[3].由于黄河、长江等大河有大量细颗粒泥沙来源,我国有广泛发育的淤泥质潮间带,其中尤以连绵近千千米的江苏-上海潮间带著称于世.     

非结构化网格下近岸波生流数值模拟

波浪破碎产生的近岸流是近岸海域关键的水动力因素之一。基于近岸波浪的椭圆型缓坡方程和二维近岸波生流方程,建立了非结构化网格下近岸波浪破碎形成的近岸流数值模型。数值模型中,在空间上采用有限体积法进行数值离散,在时间上采用欧拉向前格式数值离散。数值计算结果表明,该数值模型可以有效地模拟近岸波浪破碎产生的近岸流。     

A Time-Domain Coupled Model for Nonlinear Wave Forces on A Fixed Box-Shaped Ship in A Harbor

A 2-D time-domain numerical coupled model is developed to obtain an efficient method for nonlinear wave forces on a fixed box-shaped ship in a harbor.The domain is divided into an inner domain and an outer domain.The inner domain is the area beneath the ship and the flow is described by the simplified Euler equations.The other area is the outer domain and the flow is defined by the higher-order Boussinesq equations in order to consider the nonlinearity of the wave motions.Along the interface boundaries between the inner domain and the outer domain,the volume flux is assumed to be continuous and the wave pressures are equal.Relevant physical experiment is conducted to validate the present model.It is shown that the numerical results agree with the experimental data.Compared with the coupled model with the flow in the inner domain governed by the Laplace equation,the present coupled model is more efficient and its solution procedure is more simple,which is particularly useful for the study on the effect of the nonlinear wave forces on a fixed box-shaped ship in a large harbor.     

基于AWAC型ADCP的波浪反演算法研究

简要介绍了挪威Nortek公司生产的AWAC(Acoustic Wave and Current)坐底式ADCP的结构以及利用AWAC测量波浪的特点,并介绍了一种基于AWAC的波浪方向谱反演方法——SUV法。利用SUV法对实测数据进行处理,给出了处理结果,验证了算法的有效性。     

二阶全非线性Boussinesq方程的二维数值模拟研究

在非交错网格下采用有限差分法首次对一组非线性精确至O(μ2)阶的全非线性Boussinesq方程数学模型进行了二维数值模拟分析.首先通过在方程的非线性项中引入缓坡假定,考察了其对模型数值精度的影响;其次,在模型中对二阶非线性项采用不同精度,考察了其对模型数值结果的影响.数值模拟结果表明,所建立的二阶完全非线性Boussinesq方程二维数值模型具有良好的适用性,模型非线性项中引入缓坡假定以及在二阶非线性项选用不同的精度对数值模拟结果影响不明显.     

随机波浪作用下座床式大直径薄壁圆筒防波堤的动力分析空间模型

随机波浪作用下座床式大直径薄壁圆筒防波堤的动力运动过程分为:摇摆、摇摆—小滑移运动和摇摆—大滑移运动三种运动模态,引入了控制侧向滑移的阻滑板—弹簧—阻尼器运动模型,建立了相应的动力分析空间模型。在大型有限元软件ANSYS中利用参数化设计语言APDL进行二次开发实现其空间模型,并把此空间模型计算结果与文献[1]中建立的平面模型计算结果比较,获得了一些有价值的结论,表明了本模型和方法对随机波浪荷载作用下大直径薄壁圆筒防波堤动力响应的数值模拟的可行性和有效性。     

基于模拟退火的改进型混合差分演化算法及其在设计波浪要素推算中的应用

将模拟退火算法与改进的差分演化算法相结合,提出了一种新的混合差分演化算法.通过对标准测试函数优化求解的数值实验,表明该算法的收敛速度和稳健性确有提高,并发现校正变异和校正选择操作的引入相比模拟退火思想更能有效的改进算法的收敛速度和稳健性.以P-Ⅲ型分布为例,分析了设计波浪要素推算的主要问题,以及该算法在设计波浪要素推算中的应用方法,并通过理想样本实验证明了其精确性.最后给出了在成山头海域多年一遇极值波高推算中的应用实例,并与矩法适线结果进行了比较。     

考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析

研究海床土吸力对深海钢悬链线立管(SCR)与Spar平台整体波浪响应的影响。分别采用大挠度曲线梁模型、弹性地基梁模型模拟SCR的悬垂段和流线段,考虑SCR与Spar的动力耦合效应,提出整体分析法,并基于锚链/SCR分析程序Ca-ble3D开发V-Cable3D。考虑海床土吸力影响,时域动力响应分析获得一海况下SCR顶点和触地点的位移、张力、弯矩和应力时程。比较分析表明:SCR顶点和触地点附近分别存在波浪响应过程中的张力最大值和弯矩最大值,吸力对这两个特征量以及立管应力状态影响较大。提出的整体分析法为SCR波浪响应分析方法提供了新思路,对SCR与海床的相互作用分析有一定的参考意义。     

基于扩展型双曲缓坡方程波浪传播模型

在时域缓坡方程中,引入非线性修正项、高阶地形影响项以及能量耗散项,推导得出扩展型双曲缓坡方程。基于该方程,利用ADI格式建立波浪传播数学模型,并应用于椭圆形浅滩、Bragg反射正弦沙涟地形以及斜坡地形的波浪传播计算,计算结果与试验数据均吻合良好,表明该模型能够对近岸波浪的折射、绕射、反射、浅水变形、弱非线性、陡变地形影响以及破碎进行较好地模拟。