船舶在波浪中脉动压力预报的三维方法

船体表面的脉动压力预报对于船体结构有限元分析和可靠性分析是十分重要的。预报船舶运动响应、水动压力和剖面载荷的传统做法是采用切片理论，该理论对常规细长船舶的运动响应和剖面波浪载荷能给出较好的预报结果，但对船体表面脉动压力的预报，却因没有充分考虑三维效应而与船模试验结果出入较大。本文通过引入“高频低速”假定，基于三维线性势流理论，用三维源汇分布法在频域内求解非定常流场，进而计算船舶在规则波中运动、波浪载荷和脉动压力响应。对集装箱船FLOKSTRA的计算结果表明：与切片法相比，本方法计算的脉动压力响应与船模试验结果符合较好。     

水闸波浪要素计算的探讨

波浪压力是水闸设计中必须考虑的荷载之一 ,选择较为合适的波浪要素的计算方法 ,直接影响着波浪压力的大小 .根据常用方法的适用范围 ,结合山东省水利工程特点 ,选择莆田试验站公式进行计算 ,并用计算机进行计算和绘图 ,通过工程实例验证了该程序的可靠性和实用性     

基于水动力-结构模型的波浪载荷计算方法

为了更精确地计算分布于结构网格上的水动压力,提出了一种与结构分析协调的波浪载荷计算方法。依据线性势流理论,采用三维频域波浪载荷计算方法,建立了水动力-结构模型的边界积分方程求解结构网格控制点的速度势,实现水动压力在结构单元上的直接计算。开发了适合通用有限元分析软件MSC.NASTRAN的波浪压力直接计算及自动加载程序。最后,对某补给船进行了水动力计算和结构分析,对比结果表明,研究方法可以很大程度上改善结构模型的平衡性,使结构响应结果更合理可靠,具有较大的工程实用价值。     

波浪对结构物的冲击作用的数值模拟

通过无反射数值波浪水槽研究了周期波浪对浪溅区结构物的冲击作用。控制方程为雷诺时均方程,采用k-ε紊流模型及在近壁区应用壁函数。建立了适合VOF方法的水体与结构物接触与分离的数值边界条件及动量方程的对流项采用了三了介迎风差分格式以消除数值粘性的影响。通过对不同波浪参数、结构物尺度、结构物与静水面的距离等情形的数值计算成果的比较分析,得到了波浪对结构物底面的冲击压力分布特征,讨论了结构物离开水面的距离S等参数对波浪冲击压力的影响,通过数模得到了波浪对位于浪溅区结构物底面的波浪冲击压力幅值及沿底面分布的定量结果。     

固立于可渗透弹性海床上透空型圆柱的波浪渗流力

应用特征函数法研究了结构的透空性对可渗弹性海床上圆柱底面渗流波浪力的影响,推导了直柱的一阶绕射波场的压力分布解以及海床内渗流压力分布解,并对作用于圆柱底面上的波浪浮托力和倾覆力矩进行了实算和分析.结果表明:浮托力和倾覆力矩与波浪直接作用可能具有相同量级;而结构的透空性对减弱直接波浪载荷有明显作用,但对波浪所致渗流压力的减弱不明显,甚至可能增加倾覆力矩,造成固立结构的不稳定.     

FPSO型采油平台波浪漂移力的分析研究

波浪平均漂移力是指由于波浪的一阶运动产生的二阶波浪力.对于系留状态的船型采油平台FPSO系统,不同波向波浪作用下、FPSO系统所受到的纵荡、横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力是设计其锚泊系统的重要依据.为了计算FPSO系统一阶波浪辐射和绕射问题,采用高阶边界元方法并考虑FPSO形状的对称性;波浪平均漂移力则运用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得.与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解.     

试析海堤工程波浪要素的计算

具体介绍计算深水波浪要素、浅水波浪要素、塘前波浪的一种较为理想的方法。     

不规则波诱发港湾共振条件下的低频长波实验研究

为了实现港湾共振条件下港内低频长波波浪要素的快速计算,本文通过物理模型实验研究了在港湾共振条件下,由外海不规则波浪要素来计算细长港口内低频长波波浪要素的方法。研究发现:经验公式和人工神经网络模型都可以利用外海的不规则波浪要素和当地水深来快速并准确地计算港内低频波浪成分的有效波高。通过对比港内低频长波的平均周期与外海不规则波浪的特征周期,发现它们之间并不存在明显的相关性。基于人工神经网络模型仍可以很好地利用外海不规则波浪要素和当地水深来计算港内低频长波的平均周期。     

对俄罗斯海船强度标准中波浪弯矩的分析

以三条船为例，计算和比较了俄罗斯两个版本的海船强度标准中规定的波浪弯矩，依据线性切片理论，按长期预报方法，分析了标准中规定的波浪弯矩所对应的概率水平。文中所得的一些结论，可供我国舰船规范修改时参考。     

海浪对运载器姿态的影响研究

从海洋波浪场分解出发，根据二元波理论和细长旋成体在流体中受力的切片理论，研究了规则海浪干扰和随机海浪干扰作用下水下运载器所受到的波浪力和波浪力矩。并以实际算例计算分析了波浪对运载器出水姿态的影响，得出了一些有价值的结论。     

高速船波浪增阻的一种简化计算及在船型设计中的应用

波浪增阻是船舶在航行中经常遇到的问题,将波浪增阻理论研究结果运用于船舶设计中已成为可能.本文在分析了经典的波浪增阻公式之后,提出一种简化方法,使其计算不用数值积分而得出波浪增阻的近似值,从而简化了计算方法、提高了计算速度.同时给出了阻力影响函数的船型设计方法,通过实际计算,证明了在设计中考虑波浪增阻的必要性.     

单点系泊海洋导管架平台结构的疲劳寿命可靠性分析

为了确保海洋平台结构继续安全可靠地运行，根据BZ28 1 SPM油田海域环境荷载的统计特性，利用Rayleigh分布对波高和系泊力进行离散化，运用线性波浪理论计算作用在小尺度结构上的波浪力，采用有限元法分别计算在波浪力和系泊力作用下结构构件的名义应力，乘以相应的应力集中系数，得到管节点的热点应力范围.应用疲劳累积损伤理论和S-N曲线对导管架结构的疲劳寿命进行了可靠性评估.分析结果表明，波浪荷载引起的结构疲劳损伤相对于系泊力荷载是非常小的；对由波浪力、高频系泊力和低频系泊力引起的导管架结构的疲劳损伤进行线性累积相加是不合理的，这样得到的疲劳寿命比采用组合方法计算得到的疲劳寿命大很多，会导致过高地估计结构的疲劳寿命.     

方形波浪中船舶运动特性及安全航行策略

为了研究船舶在多向波与单向波中运动响应的差异性,基于计算流体动力学(CFD)方法和流体体积法（VOF）造波技术建立方形波浪的数值模拟方法. 采用动量源方法和强迫波力进行波浪叠加模拟方形波浪,采用重叠网格技术和动态流体物体相互作用（DFBI）模块研究S175船型在不同参数方形波浪中的运动响应,并将船舶在双向波浪和单向波浪中的运动响应进行对比分析,探究船舶在方形波浪场中不同航线下的运动特性. 研究表明,在大部分工况下,方形波浪中的船舶运动响应及甲板上浪较单向波浪中的大幅增加,其中船舶在方形波浪中出现明显的横摇运动,但合理选择航行路线可以使得船体运动及甲板上浪显著降低,从而提高船舶在方形波浪中的航行安全性, 为船舶遭遇方形波浪时的安全航行提供建议.     

波浪荷载下钙质砂孔压增长特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪模拟海洋波浪的加载形式，对相对密度为30％的钙质砂进行扭转和竖向加载耦合循环剪切试验，着重研究波浪荷载作用下主应力方向连续旋转及初始主应力方向角α0对饱和钙质砂孔隙水压力增长特性的影响。结果表明，主应力方向的连续旋转导致了钙质砂中孔隙水压力的增长。初始主应力方向和动应力幅值对钙质砂的孔压增长模式有显著的影响；归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系可以用双曲线表示。     

规则波浪中舰船操纵运动计算

当船舶在波浪中处于尾斜浪或顺浪航行时,可能出现稳性丧失和横甩等现象,所以船舶在波浪中的操纵性问题已引起人们的关注.目前,关于该问题的大多数研究往往局限在有限的浪向角范围内.本文在船舶静水操纵性基础上,直接迭加高频的波浪力,建立一个波浪中高频运动响应的操纵性预报方法.用二维Frank源汇分布法计算船舶随摇荡频率变化的附加质量———波浪的辐射力,以及规则波浪的扰动力———Froud Krylov力,在六自由度运动方程上直接迭加所计算的波浪力,并引用静水操纵中船、桨、舵水动力的计算模型,建立了规则波浪中船舶操纵运动预报模型,并数值计算了一条高速方尾船舶在不同规则波浪的波长、波高和浪向角下的操纵舵回转运动和Z形操纵舵运动,附加质量和波浪扰动力根据运动中的遭遇频率和浪向角确定.数值计算的回转角速度、横倾角和纵倾角的变化规律与文献中单桨单舵船模试验有着相似结果.     

水中悬浮管道的结构形式及受力特征分析

针对水中悬浮管道,提出其建造方式,并给出计算模型和计算方法。利用Morison公式计算作用在管体上的波浪荷载,计算分析管道在波浪力和水流力作用下的内力。借助ANSYS软件建立水中悬浮管道的有限元计算模型,运用Airy线性波浪理论计算水质点的速度和加速度,在此方法上计算管体的荷载和内力,与公式计算结果进行对比分析。结果表明,两者计算结果基本吻合,其误差在2%范围之内。     

海洋平台动力响应分析的复模态法

运用复模态理论对考虑结构与流体相对运动的运动微分方程中非经典阻尼的解耦问题进行了理论分析，推导了结构位移反应的统计特性，得出了输出反应的位移、速度、加速度的标准差与峰值结构响应的数值解．针对某典型平台在随机波浪荷载作用下的统计响应进行了计算，计算结果表明：当考虑结构与波浪的相对运动时按复模态理论计算得到海洋平台结构底层位移响应标准差相对于传统方法增大21．6％，峰值增大21．9％．两种计算结果的相对误差是比较大的，因此对柔度较大，水位较深的钢质海洋平台在计算时考虑结构与波浪相对运动运用复模态理论，可以减小计算误差，提高海洋平台结构在波浪力作用下工作性能的安全与可靠性．     

大型半潜船波浪弯矩间接监测方法研究

为准确得到大型半潜船波浪弯矩监测结果，本文阐述了船体波浪弯矩间接监测传统方法，并基于某大型半潜船的全船有限元仿真验证该方法的精度。在船体波浪弯矩间接监测传统方法的基础上，提出一种稳定且精度较高的船体波浪弯矩间接监测的改进方法，利用C-最优设计法和D-最优设计法优化长基线应变仪的安装位置，并通过全船有限元仿真构建改进方法的数学模型。对国内某大型半潜船进行实船监测和全船有限元仿真，验证了改进方法的精度，并将改进方法的计算结果与装载计算机的计算结果进行对比以进一步验证改进方法的适用性。     

势粘流单向耦合的直立圆柱波浪爬升模拟

针对单固定直立圆柱的波浪爬升问题,本文采用势粘流单向耦合技术对波浪爬升过程中波面高度与圆柱水平、垂向波浪力进行了数值预报。采用STAR-CCM+求解器对数值结果进行了网格收敛性分析,研究了圆柱壁面附近的网格参数。通过比较不同波陡波浪下的波浪爬升高度,一、二阶波面在圆柱周围的空间分布,以及流场绕射演化过程图,分析了非线性波浪绕射的特征;比较了不同波况下波浪爬升过程中圆柱体受力。结果表明:在波陡为1/10的强非线工况下迎浪位置的波面最大值可达到2倍的波幅。短波下圆柱周围波面的二阶效应明显,而长波下二阶量接近于零。本文采用的势粘流单向耦合方法对于波面和波浪力的预报结果与试验吻合良好,并且计算所需要的网格数要小于计算流体力学方法。     

矿物结晶过程中的声子波浪及其作用

采用Bose量子统计方法，对矿物结晶过程中声子波浪的作用进行了详细讨论，得到了晶体生长的动力学数学模型，并指出外界能源的供给对晶体生长和构型有着重要的影响。讨论结果表明，纵声子波浪起主导作用，它会产生相应的化学波浪。