浅海人工岛波浪爬高的数值计算和实验验证

本文基于孤立波理论研究了浅海波浪对人工岛的非线性绕射，提出了采用有限差分法和有限远开边界的幅射条件计算人工岛上波浪爬高的数值模型，得到的数值计算结果与整体模型试验的实测结果进行了比较，二者吻合较好，为人工岛工程设计提供了可靠的高度参数。     

秦山核电厂海堤加高工程挡浪墙波浪力研究

为应对超标准风暴潮对秦山核电厂海堤的影响,对其海堤加高工程的挡浪墙受到的波浪作用力进行了水槽模型试验及经验公式计算.结果表明,计算的波浪力仅为模型试验成果的1/2,在类似工程设计中,可由经验公式计算成果的2倍作为挡浪墙上的设计波浪力.     

某跨海大桥桥头刚架桥段波浪浮托力作用的试验研究

对波浪浮托力的研究,目前已有一些理论经验公式,也采用规则波和不规则波做过一些波浪断面模型试验,但是波浪浮托力影响因素非常复杂.该文针对具体的跨海大桥桥头刚架桥段,进行了波浪断面模型试验,以此来研究波浪浮托力对该跨海大桥桥头刚架桥段的作用.由于原方案桥段二底板的波浪浮托力不满足工程设计要求,因此对原方案进行了修改,试验结...     

三维振荡水柱波能转换装置的流体动力计算

文章对三维有侧向开口的波能转换固定式箱体;受波浪扰动时,用三维GREEN函数法计算箱体内振荡水柱的流体动力特性。在计算中使内场的响应脉动源与外场的扰动脉动源,两者在交界面上相互匹配,以满足压力与速度连续条件。计算在HP-1000型机进行,结果和模型试验比较,相当一致。     

舰船在波浪中补给的运动性能研究

本文介绍舰船在波浪中补给时的运动响应理论计算方法，运用三维势流理论计算两船的水动力相互作用和波浪扰动力。根据两船的相对运动进行两船补给时的相碰概率预报。预报结果与水池船模试验进行了初步验证，吻合较好。     

基于数值波浪水池的波浪中船舶水动力计算

此文基于CFD方法建立了数值波浪水池,模拟了波浪的生成和传播,并对规则波浪中航行船舶的水动力进行了计算研究.文中讨论了适合船舶在波浪中航行的数值模拟的波浪环境表达,验证了参考坐标系下数值波浪水池中波浪生成和传播及消波等,模拟计算了多个航速项浪与斜浪航行的约束Wigley-Ⅲ船模的水动力以及项浪中航行船舶的波浪增阻.计算结果与DUT(Delft University of Technology)的试验数据及势流理论的结果吻合良好.对比和研究表明,本文的方法能细致描述船舶周围的流场,且比实验更易实现和控制,在船舶的水动力性能分析和运动预报等方面具有广阔的应用前景.     

DTC在斜浪作用下船舶漂移力的计算

船舶在波浪中行驶时,船体会在波浪力的作用下改变原有的航向。为了估计波浪对船舶操纵性能的影响,该文对波浪作用下的DTC(Duisburg Test Case)船模进行了计算,对船舶受到的平均波浪力进行了分析并与试验进行了对比。计算基于自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,利用VOF(Volume of Fluid)方法对自由液面求解,利用重叠网格技术和六自由度运动模块对船舶的波浪运动响应进行了计算,利用waves2Foam开源程序对数值波浪进行模拟。计算结果显示,波浪平均漂移力的计算结果与试验结果吻合良好,波浪频率对船体受力及运动起主导作用。同时计算也捕捉到了波浪对船体的强烈砰击作用。该文实现了对波浪漂移力的精确模拟,为进行船舶在波浪中的运动计算模拟及分析提供了支持。     

近岛礁波浪谱演化逆问题研究

波浪从深水区传播到岛礁附近,受海底地形影响将发生一系列复杂的浅水变形,且根据已有现场观测资料发现其波浪谱型与目前常用的海浪谱存在明显的差异。该文基于随机波浪理论,通过近岛礁波浪谱的演化分析,解决了在模型试验中如何生成符合岛礁附近特殊波浪谱型这一波浪演化的逆问题,并通过近岛礁水池模型试验数据验证了该方法的准确性和可行性,为后续模型试验中近岛礁波浪演化的精确模拟奠定了基础。     

大尺度柱状结构物波流荷载研究

大型深水工程往往面临水深、浪大以及流急等复杂自然条件,将受到巨大的水平波流力,在工程设计中需准确考虑波流力的大小.通过在波流水槽进行圆柱、方柱和矩形柱波流力系列试验,进行大尺度柱状结构物波流荷载研究,同时建立数学模型,应用边界元法求解大尺度柱体上的波浪荷载,编写了Fortran程序计算波浪力,运用柱体绕流理论计算水流力.对比分析试验结果和数值计算结果提出了波流力工程计算方法:对于深水大尺度柱状结构物波流力可由波浪力线性迭加水流力再乘以1.04得到,计算中波浪要素采用水流影响下的要素,水流力采用柱体绕流求得.按此方法计算波流力,并与物理模型试验结果进行对比,两者误差较小,满足工程设计的精度要求.     

基于全非线性层析水波理论的波群时历模拟研究

为了研究波群作用下的船舶参数激励横摇特性,该文引入了高阶无旋层析水波理论（HLIGN）开展波群的数值模拟研究。结合C11集装箱船顶浪不规则波参数横摇模型试验的测试数据,选取目标波群样本,通过二阶非线性造波理论获得了波群造波水池试验结果。利用全非线性波浪模型对波群进行数值模拟,给出了波群模拟时的造波边界设置和计算参数设置方法,并通过与物理造波结果对比发现,HIGN波浪模型对波群模拟有较高的精度,可很好地模拟波群的非线性传播特性。     

多向聚焦波浪作用下直立圆柱受力的实验研究

利用波能聚焦的方法在水池中模拟产生多向聚焦波浪,研究了多向极限大波作用在垂直圆柱上引起的波浪力的特点。实验中研究了不同的波浪参数,如聚焦波幅、谱峰频率、频率宽度和方向分布等多向聚焦波浪对圆柱作用的影响,并将实验结果与二维实验结果进行了比较。结果表明聚焦波浪参数对圆柱作用力具有明显的影响,并且实验结果与二维规则波结果相当,但比二维聚焦波浪实验结果要小。     

大直径圆柱体上的二阶波浪力

在二阶波浪力的计算中,二阶绕射势满足的非齐次自由条件,其非齐次项在整个自由面上不是绝对可积的,给解析或数值求解造成了困难。本文推广了周清甫的工作,对有限水深引进了一个“局部扰动源”,用此局部扰动源在自由面上的分布,构造了满足非齐次自由面条件的二阶势的特解。并进一步证明,此特解在远处收敛得足够快,只剩下外传的自由波,后者在无穷远处满足通常的Som-mevfeld条件。 按这个方法,本文得到了大直径圆柱体在有限水深中的完整的二阶绕射势,计算了二阶波浪力,并与实验数据和现有的计算结果进行了比较。比较表明,在波长稍大的地方,本文的结果有明显改善。     

非线性波浪绕射问题的数值计算

本文给出非线性波浪绕射问题的计算模型,并用时间步进和边界元法求解。该模型能适用于严重非线性情形,且能满足初始条件和辐射条件。作为对该模型的检验,我们对孤立波绕过穿刺水面的直立圆柱的算例进行了计算,并同Isaacson的解析解、李宝元的差分解进行了比较,结果吻合很好。此外我们还用数值方法同时模拟造波机造波和求该波与直立圆柱的相互作用。结果表明,数值波浪水池能够以尽可能短的暂态过程,模拟波浪与物体的相互作用,提供良好的初始条件。数值波浪水池还能用于任意水深、任意水底形状下的相互作用问题。本文的计算模型和算法具有机时省,计算稳定的优点。     

多圆柱墩群上波浪力的精确解及计算分析

本文在分析现有文献基础上,研究了多圆柱墩群上波浪力的精确解,给出了不等径四个圆柱情况下,各柱面上的压力分布,各柱面上的波浪力以及群墩上总波浪力的计算公式,并编制了一个可自动满足精度的计算波浪力的通用FORTRAN程序。 结合生产实践需要,最后给出了四等径圆柱情况下的计算结果和数值解结果,并与实验值进行比较。     

规则波对大直径群桩作用的数值模拟研究

多桩柱结构在海洋工程中应用广泛,大直径群桩效应使得桩柱所受到的波浪力与单桩大为不同。首先使用基于势流理论开发的三维水动力分析程序DIFFRACT计算了单个圆柱和双圆柱所受到的波浪力,通过与相应解析解的对比验证了数值结果的准确性。进一步分析了大尺度多桩柱结构在规则波中所受的波浪力。群桩间的水动力相互作用使桩群中每个圆柱所受的波浪力存在多个峰值,其最大值可达单个圆柱所受波浪力的2.30倍,并且最大波浪力圆柱的位置受桩群布置的影响。     

数值波流水池构造方法研究

该文在FLUENT软件平台下构造了二维数值波流水池.基于不可压缩流体RANS方程建立数学模型,使用VOF方法追踪自由面位置;将水池入口取为波浪与水流相遇并产生相互作用的起始位置,给定入射静水波和水流叠加的边界条件;在水池下游设置消波区,采用动量源项消波方法对波浪进行衰减,消除波浪在水池出口边界处的反射,生成了波浪和水流共存的稳定流场.针对不同水流流速剖面和波浪条件进行了数值模拟,并通过实验数据考核数值水池模型的准确性.对Thomas的实验数据进行数值仿真,得到了不同流速的均匀逆流对波高和波长的影响;针对剪切流,模拟了Kemp等的实验数据,计算不同波幅的波浪在非均匀顺流和逆流中的变形.结果显示,数值结果与实验数据吻合良好,表明了该数值波流水池模型能够较为准确地模拟波浪和定常水流的相互作用.     

温州浅滩南围堤工程波浪模拟研究

由于海堤结构断面和波浪作用条件较复杂,波浪爬高和越浪量的计算与现有经验公式的适用条件不完全一致,根据《浙江省海塘工程技术规定》,要求结合波浪模型试验来确定堤顶高程和护面结构。为了确定经济、安全、合理的海堤断面,对温州浅滩南围堤工程进行海堤断面波浪模型试验,提出了设计断面优化方案。     

浮式结构物在波浪中的运动响应计算

根据线性波理论和三维源汇分布方法，提供了大尺度浮式结构物在波浪中运动的水动力系数、波浪载荷以及运动响应的计算方法，应用Ｎｅｗｍａｎ的深水Ｒｅｅｎ函数及其数值方法，对于半球、矩形箱式结构物和半潜式平台的考核计算表明，同模型试验结果符合程度是令人满意的。     

浮托驳船系泊定位的数值模拟与模型试验研究

浮托法是一种大型组块安装方法,具有成本低及耗时少等优点,近些年来被广泛地应用于各种海洋平台的安装中.该方法是通过驳船托举平台的上部组块,并在系泊系统的帮助下就位于平台下部结构的正上方,然后通过增加驳船吃水将组块的重量缓慢转移到平台上.该文以一座导管架平台的浮托安装为例,选用一艘T型驳船作为安装船,针对系泊等待状态设计了两种系泊系统,分别从频域和时域两方面进行了数值模拟研究.频域分析借助WAMIT计算程序,得到T型驳船的水动力参数和运动RAO;并基于时频转换理论和准静态锚链力计算方法,使用Fortran自编程序进行时域计算,得到静水下锚泊系统水平刚度和波浪作用下船体运动和锚链拉力.在此基础上开展了相应的模型试验研究,包括静水刚度试验、白噪声波浪试验和不规则波浪试验等,并与数值模拟结果进行对比验证.结果表明:数值计算结果与模型试验结果吻合较好,表明该计算程序有较高的可靠性;通过对两种方案结果的比较,表明方案B较方案A更为安全可靠.     

直墙波浪力计算中几个问题的探讨

由于近岸波浪动力受地形等主要因素的影响变化剧烈,尤其伴随着波浪破碎,增加了直墙上波浪力确定的困难。直墙上波浪力的确定在现阶段仍以物理模型试验为主。然而,不同的研究者所得的结果往往差异较大。文中通过物理模型试验,对直墙上波浪力计算中几个常见的问题进行了进一步的研究和探讨,提出同时刻压强沿水深的分布型式主要有局部冲击型、均匀分布型和过渡型三种。分析结果可为直墙波浪力更为准确的确定提供依据。