水深因素对斜坡上波浪最大爬高的影响

斜坡上波浪爬高的研究中,专门研究堤前水深因素对斜坡上波浪爬高影响的论文很少.本文在总结前人研究成果的基础上,通过系统的模型试验,阐明了堤前水深因素对斜坡上波浪最大爬高的影响机理,提出了波浪最大爬高的形成条件,并给出相应的计算公式.本文研究成果可作为现行规范及现有爬高计算方法的验证和补充.     

直立式外堤断面的模型试验研究

我国某港地处敞海,必需修筑外堤加以防护。根据设计,堤前最大水深约与波浪破碎临 界水深相等。鉴于立波,破碎波、击岸波三者的性质回异,它们对建筑物的作用力也相差很 大,因此如何正确地判明建堤后堤前波浪的性质及其对建筑物的作用,在工程设计上具有重 大的意义。但这个问题目前正是波浪理论中的薄弱环节,迫切需要进行试验研究。 本试验通过模型观察和测压分析表明,在平缓底坡［１／３００］埋入基床的情况下,当水深和 波浪要素改变时,堤前出现立波、击岸波以及局部破碎压力较小的过渡型波浪,通常所称的 破碎波不会出现。从这些现象中可以了解到堤前波浪破碎的临界水深不仅与波高有关,而且 是波浪陡度的函数。 由堤面波压力测量结果可以看出,天论立波,击岸波或过渡型波浪时,最大波压力都不 在波峰击堤时出现,而有某些超前,立波则有两个压力峰。当胸墙位于堤的中部时,它遭受 到很大的波压力,并且具有明显的冲击性,同时堤顶前缘出现局部负压区,对堤的工作情况 不利,但此时堤上的波浪总压力有一些减小。 在实验中还测量了波浪作用下的堤底浮托力和堤前的底流速。     

波高取值对斜坡堤胸墙结构设计影响的探讨

斜坡堤堤顶设胸墙是我省较常用的防浪结构型式，在已建的工程中堤顶胸墙顶高程一般定在不低于设计高水位以上1．0倍设计波高值H13％处，而交通部1998年发布的《防波堤设计与施工规范》JTJ298—98对于设计波高值注释的不明确给设计带来一定的困惑。本文通过波浪断面模型试验结果，分析波高取值对斜坡堤堤顶胸墙结构设计的影响，并提出有关计算参数建议。     

斜坡堤加糙插砌条石护面消浪效果试验研究

试验研究了加糙斜坡堤插砌条石护面的消浪特性及波浪爬高。考虑了斜坡提坡度、相对水深、波坦、平面与立面加糙率等因素对波浪爬高衰减系数ＫＲ的影响。试验获得了各种因素间的相关曲线,其中以平面加糙率对波浪爬高衰减系数影响较为明显。通过理论和试验结果分析,提出了计算加糙斜坡堤波浪爬高的计算公式。     

孤立波通过透水潜堤水动力特性试验

基于波浪水槽试验,对孤立波通过潜堤的传播变形、透射系数和波浪爬高开展研究,分析了潜堤消浪效果、波浪爬高与相对堤顶水深和潜堤透水率的关系．研究结果表明,在相同透水率的条件下,透射系数随着相对堤顶水深的增大而增大．波浪爬高明显随着入射波高的增大而增大,并且成线性趋势,在同一透水率下,波浪爬高随着堤顶水深的增大而增大．     

波浪与斜坡堤护面块体相互作用的SPH-DEM数值模拟

基于SPH方法和离散单元法(DEM)建立了二维流固耦合数值模型,模拟了波浪作用下斜坡式防波堤护面块体的水动力变化特性.流体模型采用经黎曼接触算法和CSPM修正后的SPH方法,水槽固壁和造波边界以及结构物边界采用固壁粒子法处理.离散护面块体的运动和受力采用DEM方法来模拟.流体与固体的交界面处满足界面力平衡条件.应用所建立的二维SPH-DEM耦合数值模型模拟了波浪与斜坡堤护面块体的相互作用,分析了波浪爬坡过程中的流场变化以及波压力沿胸墙的分布规律.物理模型试验验证了所建立的数学模型.     

孤立波破碎过程试验与数模结果比较

进行了孤立波在缓坡上的变形，破碎及破碎后的波浪对直墙建筑物冲击作用的试验研究并与ＶＯＦ方法的数模结果进行比较，试验中的地形由１：４、１“５０的斜坡及水平段三部分组成，数模得到的波浪在破碎前后的变形过程及波浪破碎位置与试验结果符合较好，直墙面上的破碎波冲击压力幅值的数模结果与试验结果基本相符。     

波浪作用下斜坡堤干砌块石护面的稳定计算

利用波浪浮托力和斜坡数（伊里巴伦数）的相关关系，按照砌块跳脱失稳的力学图式，得到确定干砌块石稳定厚度的新计算公式。本文的结果显示：在较缓的斜歧上和较陡的斜坡上，波陡和水深对砌石厚度影响的变化规律是不同的。与现有的方法比较，本文的方法可适用较宽坡度范围的砌石护面计算。     

斜坡式防浪堤胸墙断面尺寸的优化设计

在给定的波要素、墙前及堤前相对水深等参数下,用波浪规范法计算波压力.以胸墙底宽和直立部分底宽为设计变量,以胸墙重量为目标函数,以滑移稳定、倾复稳定、地基应力和几何等约束为条件,求解最轻墙重和相应的设计变量值.结合实际工程,分析了优化设计法比传统的安全校核法的优越性.讨论了胸墙断面的合理型式.     

基于分层Boussinesq方程的波浪通过斜坡上潜堤传播变形

在总结前人研究工作的基础上,运用分层Boussinesq方程对波浪通过斜坡上潜堤传播变形开展数值模拟研究．利用试验数据验证了二层Boussinesq方程波浪模型在该研究中具有很好的适用性和较高的精度．研究结果表明,相对堤顶水深和相对堤顶宽度对波浪外观形态和内部能量影响很大;相对堤顶水深越小,相对堤顶宽度越大,波形变换越显著,堤后波浪主频能量减少越剧烈．     

码头面板尾部开缝和面板上开孔对波浪上托力的影响

为考察码头面板尾部开缝和面板上开孔2项措施对减小波浪对斜坡接岸式高桩码头上部结构冲击的效果,在波浪水槽中进行了相应的规则波模型试验.通过分析试验数据研究了开缝和开孔对面板上波浪上托力冲击特性、压强分布、上托力大小的影响.试验结果表明,面板尾部开缝对冲击压的大小和位置有一定影响,对冲击压的影响和开缝宽度有较大关系.开缝对总上托力的影响有限.开孔后总上托力变小,并且开孔数越多,总上托力减小得越多.但板上开孔对减小冲击压的效果不是很明显.     

直立式防浪墙对单坡斜坡堤越浪量分布的影响

考虑到国内普遍带有防浪墙的斜坡堤在风暴潮下受到最大越浪量的破坏威胁,采用波浪水槽试验测定了破碎波情况下单坡带有直立式防浪墙上的单波越浪量,基于现有的单坡无防浪墙的越浪量分布计算公式,引入防浪墙影响因子,推导出单坡带有防浪墙的越浪量分布形状参数和越浪概率的计算公式.研究结果表明,越浪量分布形状参数、越浪概率都与相对出水高度、防浪墙相对高度有关.随着防浪墙相对高度的增大,形状参数呈指数增大趋势,而越浪概率呈指数减小趋势.研究结果可为海堤设计提供参考.     

作用于可变形地基上墩柱底部的波浪渗流力

采用Ｂｉｏｔ固结理论，运用有限元方法研究了波浪和墩柱运动引起的土的响应和海床中的孔隙水压。在计算过程中，用了分开求解和直接求解两种方法，并且针对几种波况进行了对比，结果令人满意。     

不规则波对透空式建筑物上部结构冲击作用时域分析

对透空式建筑物上部结构的不规则波冲击作用进行了试验研究．试验靶谱是JONSWAP谱，试验中选取的入射波波高H1/3的范围为0．10～0．25m，谱峰周期Tp的范围为1．0～2．0s，结构物底面距静水面的高度s与入射波高H1/3之比的范围为-0．1～0．4．给出了不同试验组次的结构物底面所受波浪冲击压力的统计分析结果，得出结构物底面所受波浪冲击压力的特征值沿结构物底面分布特性．s／H1/3对作用于结构物底面的冲击压力峰值有很大影响，冲击压力峰值最大值出现在s／H1/3=0．1～0．2．     

浅水区海底埋设管线上非线性波浪力

在设计埋入海底的管线时 ,波浪引起的渗流力是必须考虑的主要环境因素之一 .基于一阶近似椭圆余弦波理论研究了浅水区非线性波浪对海底埋设管线的作用 ,求得了作用于管线上的渗流压力解析解 ,并同线性波浪理论结果进行了比较 .计算结果表明 ,当 L/d较大时 ,非线性结果远较线性结果大 ;当 L/d <8时 ,两者相差不大 .此外 ,土参数 Cs的影响也很显著 ,当 Cs值在单位量级左右时 ,非线性波浪力可达到最大值     

准椭圆沉箱群墩结构波浪力试验研究

通过物理模型试验研究不规则波对准椭圆沉箱群墩结构波浪力的影响.试验中入射波向为0°～22.5°,平均周期为1.03～1.63s,准椭圆沉箱的相对间距L/D(L为沉箱间中心距、D为沉箱宽度)采用2.00、2.68和3.00.试验的模型比尺为1∶50.试验波谱采用改进的JONSWAP谱,试验包含72个不同的试验组次.对试验数据进行统计分析,给出了入射波向、周期、相对间距等因素与准椭圆沉箱所受波浪力之间的关系,并讨论了准椭圆沉箱侧壁开孔对结构物所承受波浪力的影响.研究结果表明,沉箱相对间距的增大可以减小沉箱承受的正向波浪力;侧壁开孔可以显著降低沉箱承受的横向波浪力.     

可透浪斜坡式防波堤透浪系数对入射波要素的响应

针对实际工程中的可透浪式斜坡式防波堤结构,在不考虑越浪的情况下,通过物理模型和数值模拟试验相结合的方法,对斜坡式防波堤的透浪特性进行了分析研究,讨论了斜坡式防波堤透浪系数与堤心石粒径、相对堤身宽度等堤身参数以及透浪系数与入射波高、入射波周期和波陡等入射波波要素之间的关系,根据试验结果分别提出了规则波和不规则波作用下不越...     

点头鸭式波浪能采集装置的数值模拟

为优化波浪能采集装置,以FLUENT软件为平台,建立了“点头鸭”和波浪水槽模型,对“点头鸭”在稳态均匀流和非稳态规则波作用下的水动力学特性进行了数值仿真。水槽中的规则波采用推板造波的方式生成,自由水面的追踪采用VOF方法确定。模拟得到了两种水流环境中“点头鸭”在受来流冲击时,鸭体所在区域的压力分布、速度分布以及鸭体所受波浪力的变化规律。结果表明,在均匀来流环境下,来流速度越大,鸭体所受波浪力越大,且随攻角增大而增大的趋势越发明显;在规则波环境下,鸭体所受波浪力近似呈周期性变化,其大小与攻角角度有明显关系,但并非呈单调变化。在所研究的工况中,攻角为60°时,鸭体所受的波浪力最大,此时“点头鸭”装置具有最大的可发电机械能。     

二层海中立于可渗透海床上的大直径墩柱的波浪渗流力

 应用特征函数展开法,研究了作用在二层海洋中立于可渗弹性海床上垂直圆柱的波浪渗流力问题,给出了由表面波和内波分别所引起的渗流压力场的解析解式,由此推导了作用于固立墩柱底部上由波浪渗流压力所导致的浮托力和倾覆力矩算式,并进行了相应的计算。计算结果反应了二层海中渗流波浪力的各种可能变化趋势,说明内波对波浪渗流力可能存在明显影响。     

基于Copula函数的黄海波高周期联合统计分析

为研究黄海中部海域波浪的年极值波高与年极值周期联合分布,基于黄海海域3个位置点1999—2018年SWAN后报波浪数据,采用5种单变量分布拟合年极值波高和年极值周期,通过拟合优度评价得到各位置点年极值波高和年极值周期的最优单变量分布,利用Copula函数理论建立了年极值波高和年极值周期联合分布函数,并与单变量分布波高和周期设计值进行了对比分析。结果表明:黄海中部海域波高周期联合分布可能存在区域性特征；波高周期联合分布得到的波高、周期设计值较同设计频率下的单变量分布设计值高；相同波高和周期设计频率下,单变量重现期最大,条件重现期次之,联合重现期最小。