加速度不对称波浪作用下的底部边界层动力特性

为了研究加速度不对称波浪对底部边界层的影响,建立加速度不对称波浪作用下的底部边界层数学模型,复演物理模型试验中的流速剖面、紊动强度和床面剪切应力,在此基础上探讨加速度不对称波浪边界层的动力特性。结果表明,波峰半周期内正向加速阶段的加速度比较大,引起较快的边界层发育、较大的流速梯度和较大的紊动能量,产生了正向的周期平均床面剪切应力;这些现象随加速度不对称系数的增大而更加明显;在振荡水槽中,加速度不对称波浪边界层内存在底部反向和顶部正向的时均流动,加速度不对称系数的增大会增强底部反向流速;在开敞水域中,时均流速在整个边界层内都是正向的,底部出现"流速外突"的现象,顶部流速趋于均匀分布,加速度不对称系数的增大会减弱底部正向流速。     

海上风力发电机桶形基础竖向初始动阻抗影响因素分析

利用ABAQUS大型通用有限元软件,建立弹性半空间中的海上风力发电机桶形基础(简称桶基)有限元模型。将数值解与已有解析解对比,验证桶基数值模型的准确性。并研究不同因素对桶基竖向初始动阻抗的影响,以及桶基与桶壁壳基础初始动阻抗的关系。结果表明,桶基长径比、桶基厚径比、土体泊松比、土体剪切模量、土体非均匀性对初始动阻抗影响明显,桶基材料对初始动阻抗影响不大;桶基和桶壁壳基础初始动阻抗基本重合,桶基可以退化为桶壁壳基础进行模拟。     

二维砂质海滩的堤前冲刷试验研究

从波浪及泥沙运动的相似律出发，得到海滩模型的基本相似准则，并采用天然沙的正态模型进行海堤前砂海滩的冲刷试验，试验结果可为海滩剖面的维护及海堤布置提供设计依据。     

波浪剩余动量流垂向分布研究

将垂向考察区域分为波谷以下部分、波谷至平均水面部分以及平均水面以上部分,应用线性波理论,分段推求波浪剩余动量流沿水深分布函数.建立任意波向角时波浪剩余动量流各分量的计算表达式,给出深水及浅水条件下的渐近表达式,探研波浪剩余动量流的垂向分布情况.取波向角为30°分别计算深水、过渡水深及浅水条件下波浪剩余动量流的垂向分布.结果表明:波浪剩余动量流各分量沿水深并非均匀分布,而且各分量分布情况不尽相同;从波面到海底,存在反向变化的现象;浅水条件下,波谷以下部分所占比例相当可观.计算成果与实测资料和研究分析结果是一致的.     

MICP加固对海上风机单桩基础静力特性的影响

为研究微生物诱发方解石沉淀(MICP)加固技术对大直径单桩静力特性的影响,采用数值模拟方法分析MICP加固浅层土体后单桩基础的承载力、变形模式、内力分布等静力特性,并对不同加固范围、加固形状、加固强度进行敏感性分析。结果表明：使用MICP加固土体可以有效提升单桩承载力(最高达70%);加固不改变单桩变形模式,但桩周土体变形区域范围有所变化;加固可改善单桩内力分布;对于不同加固范围,加固深度超过1倍桩直径后对于提升承载力影响很小;加固半径超过3倍桩直径后对于提高单桩承载力作用较小;对于不同加固形状,承载力由大到小依次是圆柱状、倒锥状、正锥状。加固土体强度增加时,单桩承载力亦随之增加。     

正五边形港湾内的水波共振

基于浅水长波假定,给出了正五边形封闭港湾内水波共振的解析表达式;并采用Boussinesq模型对该表达式进行验证。结果表明,正五边形封闭港湾内主要体现为类似一维港湾的单一波向上的共振,而产生共振的主要原因是壁面之间形成的驻波。     

海洋能利用工程的研究进展与关键科技问题

针对海洋能利用工程这一港口、海岸及近海工程学科的前沿研究热点领域,从能源资源调查与评估、能源转换技术与示范工程等方面评述了海洋能利用工程的研究进展,指出新型结构形式、结构与基础的安全稳定、海域水沙环境影响、转换效率与并网技术等关键科技问题是大规模利用海洋能的研究重点与难点,急需开展系统深入的学术研究和工程实践。     

基于Stacking集成机器学习的波浪预报

采用多层感知器模型、随机森林模型为第一层子模型,极端树模型为第二层元模型,建立基于Stacking集成机器学习的波浪预报算法,并引入邻域平均法抑制在拐点处产生的数值震荡。以长江口外海2016年1—9月的风速和中国近海波高数据为数据源,利用机器学习风速与有效波高之间的关系,将2016年10—11月的风速、波高数据用于预报结果的对比分析,预报前45 d R²拟合优度达到0.97以上,平均误差最大值为0.08 m,平均相对误差最大值为0.05,预报结果与波浪谱模型结果趋势一致,准确度较高;预报结果后15 d误差增长较快,这与训练集数据中寒潮浪占比较少有关。     

循环荷载作用下海上风机单桩基础周围砂土沉降与对流特性

将实际海况中的风、浪、流及叶片转动产生的动力荷载简化为作用在模型桩顶部的水平循环荷载,设计了室内概化二维模型试验,研究海上风机单桩基础周围土体的运动特性。采用PIV和PTV技术对振动单桩及其周围土体运动过程进行测量,获得了不同工况下单桩及其周围土体的沉降与对流运动规律。结果表明:桩顶加载频率和位移幅值与土体变形各特征尺度均基本呈线性关系,加载频率和桩顶位移幅值越大,土体变形特征尺度也越大;准平衡时刻沉降坑深度与对流区深度比值范围为0.24~0.34,沉降坑宽度与对流区宽度比值范围为1.47~2.34;桩周砂土颗粒对流运动由桩土相互作用产生的摩擦剪切应力驱动并持续存在,其运动速度量级为10^-4 cm/s,一般比桩体振动速度低3个量级。     

长江口深水航道治理与河床演变关系初探

简要分析了北槽具有优良河势的各种因素,并根据长江口深水航道治理工程一、二、三期及远景规划实施后北槽分流比的数模计算结果,初步研究了深水航道治理与河床演变之间的关系。物理模拟试验结果显示,在分流河口由于边界层脱离而产生一个立轴旋涡－兰金涡（Rankine Vortex),因而引发横向流,藉此可以解释底沙偏向南槽的输移问题。