波浪荷载下振动管道周围粉质海床的孔压响应和冲刷室内水槽研究

使用直径为28和46 mm的模型钢管、偏心轮起振器、测波仪、孔隙水压力传感器和超声地形测量仪等,通过比尺为1∶ 12和1 ∶ 20室内波流水槽试验,运用控制变量对比实验法,分析波浪荷载下振动管道周围粉质海床的孔隙水压力响应和冲淤情况.结果表明:管道振动和波浪荷载都会导致土体液化,但前者作用远大于后者;波高增加会导致管道...     

堤前海床冲刷模型比尺理论分析

对立波作用下直立式防波堤前海床冲刷的模型比尺关系进行了研究，为保证堤前波浪运动的相似，在正态模型的前提下，根据直立堤前海床冲刷形态的判别标准，给出了模型沙的取值范围，根据泥沙运动连续方程，考虑立波作用堤前冲刷机理，推导了相对粗沙型冲刷形态的堤前冲刷坟比尺关系。     

斜坡海床上管道位置对其周围冲刷影响试验

斜坡海床上不同管道位置会引起不同冲刷,会对海床形态演变产生影响,因此管道周围的海床床面变化对于管道的铺设极为重要。在波浪水槽中,采用中值粒径为0.38 mm 原型沙铺设1∶15坡度的底床模型进行试验,测量波浪作用下不同管道位置的床面形态。通过测量和计算管后冲刷坑深度、沙坝和沙坑到坡脚的距离,分析管道位置对沙质斜坡海床上床面形态演变的影响规律。试验结果表明,管道存在使波浪在破碎点附近波高增加,管道搁置在相对水深比Δ=0.36处与无管条件相比,波高增加幅度接近10%;随着相对水深比Δ减小,管后冲刷坑最大值先减小后增大,管道搁置在Δ=0.47处,管后冲刷坑最大值约为0.2倍管径,对床面形态影响最小;随着管道距离破碎点越近,形成的沙坝位置向岸方向移动。     

波浪作用下堤前沙质海床冲淤形态

通过水槽试验,研究了不规则破碎波作用下不同水深、不同波谱、不同粒径和不同海床坡度情况下堤前沙质海床的冲淤形态,按照波作用和泥沙粒径的相对关系,将其分为5种类型:堤前冲刷Ⅰ型、堤前冲刷Ⅱ型、堤前冲刷Ⅲ型、堤前淤积Ⅰ型和堤前淤积Ⅱ型,并分析了各种冲淤形态的形成过程.总结和比较了不同波浪作用引起的堤前海床冲淤形态之间的异同,从入射波组成的角度,揭示了不规则破碎波作用下堤前海床冲淤形态与立波及规则破碎波作用下冲淤形态的关系.     

海底管道局部冲刷数值模拟分析

采用基于k-ε二维湍流模型模拟冲刷过程中不同悬空量以及来流速度条件下海底管道附近流场、压力以及剪切力的变化,对海底管道局部冲刷机制进行研究。结果表明:随着来流速度的增加,管道附近越容易发生局部冲刷;管道未脱离海床面时,管道附近存在三涡流场结构,当管道与海床有一定距离后,仅在管道后方存在一个旋涡;管道未脱离海床面时,冲刷作用随着悬空量的增大而增加,管道脱离海床面后,冲刷作用随着悬空量的增大而减弱,最终达到冲刷平衡状态。     

海床演变对山海关旅游海滩生态修复工程的响应特征

针对海滩侵蚀问题展开了包括滩肩补沙和离岸潜堤在内的海滩修复工程.为评估工程效果,采用Delft3D软件建立了山海关海域的泥沙输运和海床演变模型,使用2015年至2016年的实测资料验证模型.基于验证后的数学模型对工程海域泥沙输运与海床演变变化特征进行分析.结果表明:工程引起了近岸区域泥沙浓度的减小,减小幅度随离岸距离的增大而减小.工程建设前工程海域的侵蚀较为严重,工程的建设大大减小了近岸海域的冲刷深度,有效地保护了工程岸段海滩.工程后冲淤变化幅度第1年最大,然后逐年减少.     

确定海底埋设输油管线允限冲刷长度的一种实用方法

本文根据梁的强度理论提出了确定海底埋设输油管线冲刷长度许用值的一种方法—弯矩修正法,并给出了算例。算例表明该方法计算简单、结果可靠,不失为一种工程实用方法。     

基于局部冲刷的海底管道周围流动结构分析

基于N-S方程和泥沙输运方程,采用k-ε模型和SGS涡黏性模型为紊流传输模型;利用有限差分法进行求解,模拟的结果同Mao的试验值吻合良好。对不同管径影响的冲淤情况和流动结构做进一步模拟分析,得到了局部冲刷公式。k-ε模型和SGS模型的模拟结果表明,k-ε模型对于剪切应力的预测更具优越性。     

闽江河口区由淤积转为冲刷的演变及其原因

根据近30年来闽江口的调查数据及文献资料,分析闽江河口区沉积特征、浅滩形态变化,以10~15年的研究尺度,探讨了闽江口的冲淤演变.提出闽江口沉积在上世纪90年代初由淤积转为冲刷的观点,揭示入海泥砂扩散和人类活动是导致这一变化的根本原因.以此警示河口侵蚀的生态环境危害,为河口区的环境治理提供借鉴.     

砂土海床海底管道贯入的数值模拟

为预测砂土海床海底管道贯入深度,在ABAQUS下建立了砂土海床海底管道贯入的耦合欧拉-拉格朗日有限元模型,模拟海底管道在风浪流及自重等荷载作用下贯入砂土海床的过程,研究了管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角、剪胀角及弹性模量对管道贯入深度的影响。结果表明,在海底管道贯入过程中,管道两侧海床隆起,在海床土体内形成了自管道底部延伸至海床表面的连续滑动面,砂土破坏表现为整体剪切破坏形式;管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角及剪胀角均会影响砂土海床海底管道贯入深度,其中砂土内摩擦角对海底管道贯入深度影响最大,而砂土弹性模量则对海底管道贯入深度没有显著影响。海底管道贯入阻力随管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角和剪胀角增加而呈幂函数增大。所提海底管道贯入深度预测公式考虑了管-土界面相互作用和砂土力学特性的影响,能准确预测砂土海床中管道的贯入深度,可为砂土海床海底管道在位稳定性评估提供基础数据。     

海底输气管道海啸荷载作用分析

结合了日本311海啸和日俄在建的海底输气管道的基本情况,建立海底输气管道模型,并对其进行海啸荷载作用下的受力分析。分析表明:①深水区域海啸对输气管道不会造成破坏性的影响;②浅水区域海啸能量陡增,所形成的海啸波会对管道造成破坏,其所受应力值已经超过了极限应力,需要进行加固处理和适当的海啸防治措施。     

波浪条件下海底管线与沙质海床间的相互作用

海底管线的稳定性问题是海底管线设计的关键问题之一.通过大型通用有限元软件ABAQUS,应用较为简单的线弹性模型,对海床采用平衡地应力、简化渗流力的方法,建立海底管线模型,初步模拟近海埋置管道与海床之间的相互作用,分别计算了管道在自重和简谐波浪荷载作用下的管道变形及受力状况.计算结果显示,管道自重造成的屈曲对管道的稳定性影响不大,但管道屈曲是破坏海底管道稳定性的最直接的重要原因之一,由于管道自身的屈曲,沿管道截面圆周上各点的位移差比管线整体位移小2个数量级.在自重和波浪荷载两者的共同作用下,管道受土体的挤压,产生较大的弯曲和较小的侧向扭曲,最大弯曲变形比自重作用下的管道最大变形小1个数量级,侧向扭曲位移较弯曲位移小2～3个数量级.     

张峰水库异重流排沙特性分析

通过对张峰水库建立数学模型，计算出了水库异重流排沙的潜入点及排沙特性，为水库运行管理提供参考，为水库设计提供科学依据。     

整治工程影响下大清河航道水流泥沙冲淤分析

基于实测资料对大清河航道的水动力及泥沙特征进行了分析,从水流连续性方程,泥沙运动方程出发,建立了水动力泥沙二维数学模型,在此基础上对典型水沙条件下河道内水流、泥沙运动、航道选线及淤积预测进行了模拟研究。重点分析了工程整治后河道内流态、地形变化对航道冲淤的影响,对航道整治工程进行了评价。研究表明,大清河泥沙运动主要受径流携带的泥沙,河道地形影响,航道工程整治后仍保持上冲下淤的态势,水流归槽效应是航道主槽淤积的主要因素。     

海底油气管线冲刷段的弹性屈曲分析

文中探讨了海底埋设油气管线冲刷段的弹性稳定分析方法,提出梁壳模型,考虑截面扁平化效应,运用弹性稳定理论导出了冲刷段的弹性屈曲控制方程,并给出了平衡路径数值分析算例,为进一步分析管线的弹塑性屈曲奠定基础。     

海底定点停驻无人水下航行器流体动力特性分析

在介绍海底定点停驻无人水下航行器（UUV）概念及工作过程的基础上,为了研究UUV上浮及下潜时大攻角下的流体动力特性以及辅推和支撑机构对流体动力特性的影响,采用计算流体力学（CFD）的方法,用Ansys ICEM对无辅推无支撑机构UUV、只有支撑机构的UUV、有辅推有支撑机构3种航行器外围流场进行结构化的网格划分,并利用软件CFX对3种模型的攻角从-90°变化到90°时93种工况下的流场进行了数值模拟,得到了各工况下航行器的阻力、升力及俯仰力矩数值.最后,对计算结果进行了汇总及分析,得到了3种UUV的阻力系数、升力系数及俯仰力矩系数随攻角的变化曲线,并分析了UUV的阻力、升力、俯仰力矩特性以及辅推、支撑机构对航行器的流体动力特性的影响.     

基坑开挖对下卧管线竖向变形影响的数值分析

基坑开挖会对下卧管线产生不利影响,如何控制基坑开挖对下卧管线产生的不利影响是工程界的热点问题.以杭州市沿江大道管廊基坑上跨污水管段工程为背景,利用ABAQUS软件进行数值模拟,建立了三维有限元模型.在此基础上分析了管线周围土体注浆加固的作用,同时研究了改变管线与基坑的夹角引起管线竖向位移的变化规律.分析结果表明:上方基...     

潜艇耐压壳稳定性失效的可靠性分析与优化

本文将可靠性理论和方法用于潜艇结构的分析及设计之中,导出了使用全概率法和近似概率法进行潜艇耐压壳体稳定性失效可靠性分析的基本公式和方法.在此基础上提出了可靠性优化设计的三种基本准则,对壳体进行了优化设计.计算结果表明本文的探索是成功的.     

PCCP管道承插口工作面直径合理性分析

对于5种管芯厚度的PCCP管道,从技术优越性、混凝土骨料碱活性问题及综合经济等方面分析了增大其承插口工作面直径的合理性。     

基于Fluent的海底管线附近流场分析

针对单向海流作用下海底管道附近的流场问题,通过一定的假设,将问题简化为定床条件下的二维圆柱绕流问题. 采用不可压缩的N S方程和标准k ε湍流模型,模拟了置于床面的管道附近流场,结果与实验一致;同时,很好地模拟了悬空管道后方涡旋的生成、发展和脱落过程. 在此基础上,计算了不同流速和间隙比等条件下的多种工况,指出了管道附近的易冲刷区域,并进一步分析了绕流流态变化、床面切应力和管道上下游床面压差的分布特点,为防止管道附近床面的冲刷提供科学依据.