一种船用波浪测量仪的设计

针对现有波浪测量仪在船舶航行中测波的局限性,提出了一种基于DSP的加速度式船用测波的方法。介绍了船用测波仪器的设计思路,并运用数字信号处理技术处理数据,实现了船舶在航行中实时地测量波浪、可靠地统计波浪资料。     

波浪浮标系统设计与测波方法研究

介绍了波浪浮标系统的总体设计方案和各功能模块的主要工作原理,重点介绍了波浪浮标采集系统的电路设计,实现方法和工作原理,包括微处理器模块、GPS模块、加速度传感器模块。创造性地提出了多传感器的设计方案,使波浪浮标采集的数据更加的精确。介绍了波浪浮标对波浪参数的测量算法,包括波高、波周期、波向、功率谱和方向图等。最后介绍了波浪反演软件,通过实际对波浪的测量证明了测波算法的合理性和整个系统的有效性。     

基于光滑粒子方法的推板式波浪水槽实验研究

波浪数值水槽是波浪研究方面的一个十分重要的实验装置。目前针对造波水槽所展开的数值或实验研究,多将造波系统的设定参数作为波浪的参数,而未考虑设定参数与实际参数之间的误差。本文利用推板造波的实验装置进行造波,并借助视频拍摄来捕捉造波板的运动,而波浪参数则由波高仪的数据采集来得到。推板造波的过程,则用光滑粒子方法来进行数值模拟。造波过程中,造波板的运动同样采用实测的参数,并计算了不同时刻的波形曲线和水面高度随时间的变化。光滑粒子的模拟结果与实验结果比,吻合的非常好。     

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...     

基于动态测波的潜艇测量海浪波高方法研究

 采用声学测波仪测量海浪波高是潜艇获取海面气象信息的主要手段。基于运动状态下潜艇测波环境复杂，影响因素较多，通过对水下测波工作原理和测波环境分析，运用海浪谱理论，对运动状态潜艇测波误差的影响因素逐一分析，提出了基于动态测波的潜艇测量海浪波高方法，并通过仿真实验进行了验证。     

浙江省岱山栲门海堤现场测波系统研究

现场测波系统能有效地测量海堤堤前波要素——迎浪面波浪爬高、坡面波压力和堤顶越浪量，为防台抗台提供可靠的科学依据.文中叙述了测波系统的观测内容和对观测内容的解释.由于该系统具有使用方便、精度高、能在非常条件下工作的优点，因此测波系统具有宽广的应用前景.     

数值波浪水槽造波技术及工程应用研究

本文在充分了解数值水槽模型、数值造波、消波理论基础上,不仅分别利用设置造波边界法和质量源项法在Fluent软件中模拟出较为有效的线性波和弱非线性的二阶Stokes波,还将建筑物添加到所构造的波浪数值水槽中,利用波浪数值水槽不拘泥于特定波浪的特点,按照有已知实测资料的波浪和建筑物相互作用的波浪水槽进行建模,提出了适合不同建筑物和不同造波方法的网格构建方法,优化了水槽的构建,并验证了水槽的有效性,最后分析了两种方法的优缺点及适用性。本文研究成果为波浪与建筑物相互作用的深入研究奠定了基础。     

多向随机波作用在直立堤上的波浪力

通过三维随机波浪对直立堤作用的试验研究,分析了单位堤长上波浪力的变化规律,着重研究了主波向角和波浪方向分布对波浪力的影响,发现波浪入射角小于45°时,波陡较小的单向波作用力随波向角呈明显的增大趋势.给出了波浪力沿堤长的纵向分布,以及单元堤上波浪力纵向折减系数的计算公式;建议了2种计算斜向波和多向波作用在整个单元堤上最大总波力的方法,可供理论研究和工程设计参考应用.     

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。     

波浪冲击压力理论和模比影响的研究

本文阐述了射流冲击压力最大值的理论分析过程和计算方法,由此导出了斜坡上波浪的最大冲击压力值的计算式.通过模比为1:10的模型试验结果与西德汉诺威大型波浪槽中用同样试验方法取得的原型试验结果进行比较,论述了模型比尺对斜坡波压力量测的影响.本文还给出了最大冲击压力值的分布规律.     

多向不规则波群传播的数值模拟

波群的模拟是与波群有关的数值和物理模型试验的前提。实际的波浪是多向的不规则波,为了在实验水池中模拟多向不规则波群,该文首先根据给定的波要素、群性参数和方向分布参数,给出了多向不规则波群的数值模拟方法,在此基础上利用有限元法求解改进的Boussinesq方程的数值计算模型,建立了数值水池在指定位置模拟所要求群性的多向不规则波的入射波浪边界条件的计算方法。典型算例表明:按照该文建议的方法确定入射波浪边界条件而建立的数值模型,可以在水池指定位置处产生满足给定群性要求的多向不规则波浪。此外,对多向不规则波群的传播进行了数值研究。     

台风影响下海滩内碎波带的波动特征

根据９７１３号台风影响期间对粤东海岸一海滩内碎波带２个测波点同步测量的波浪资料,分析了内碎波带的波功率谱、交叉谱和二阶相干谱,讨论了海滩反射性、碎波要素、组成波之间非线性相互作用与长重力波的形成等与地形动力有关的海滩—碎波带波动特征     

浅海结构物波浪力计算及实验研究

应用椭圆余弦波理论、双曲波理论及孤立波理论对作用于浅海海洋结构物的波浪力进行了计算 ,并在造波水槽中进行了波浪力及波压力实验研究。运用实验结果对传统的计算方法进行了修正 ,提出了静水面以上波压力的修正公式。研究表明 ,应用椭圆余弦波理论和双曲波理论计算理论波压力并对其进行修正 ,再将积分上限取为瞬时波面 ,积分后得出的波浪力与实验结果很接近。     

面向海洋工程应用的数值波浪水池

采用FLUENT软件中的用户自定义函数功能和动网格功能进行造波和消波,采用VOF方法捕捉自由液面,开发了一个数值波浪水池,该水池可以生成规则波浪、按照波谱生成不规则波浪以及生成既定的不规则波波列.文中开展了网格和时间步长试验,力图找到经济精确的网格划分方案和高效的时间步长方案.文中按照Jonswap谱进行了不规则波浪的数值模拟,采用了等分能量法分解波谱的频率区间来得到组成波的圆频率,模拟结果显示计算波谱与目标波谱一致,波浪的统计特征得到了很好的体现,模拟不规则波波谱的缺点是耗时过长.由于真实海况下对海洋浮式结构物造成损坏的往往不是整个波浪时间序列,而是少数的几个大波或者波列中的波群.因此采用CFD方法准确模拟出既定的波列将会对了解极端海况下海洋结构物的损坏事故提供极大帮助.采用本文提出的方法成功模拟出了既定的极大波,这个方法的关键在于确定造波板的运动规律.类似按照波谱造波,文中将造波板处的波浪时历进行了分解,得到了若干个小振幅波,通过傅里叶级数法推导出了每个小振幅波的特征参数.同样采用水力传递函数确定每个小振幅波对应的推板振幅,之后将这些组成波对应的推板运动规律进行叠加得到了模拟不规则波波列时需要的推板运动规...     

波浪与直立堤的相互作用

本文研究了直立堤前波浪形态的分类方法和不同波浪形态间的界限及共产生条件;指出堤前存在有立波(包括破碎型立波),破碎型波(包括在堤前破碎的击岸波和在堤面破碎的破碎波)及过渡波三类波态;其波况及存在条件完全有别于无堤时的情况,阐明了埋基床与突基床情况的波况差异;指出了影响波浪破碎的各主要因素;提出了用临界波能说明波浪破碎的概念,并提出了各项有关指标。本文还研究了破碎型波波压力的特征及其计算图式,根据实验和分析成果提出了包括有地形底坡影响因素的击岸波波压力计算图式,并分析了它与现用方法的差别。代表符号说明H:水深 H_(CT):直立墙前水深 H_Бn:突基床直立墙基肩水深 E_(?)θ:全波长及单位长度上的波浪能量 p:波浪压力强度2h:波高 p_0:静水面处波压强度2L:波长 p_H:水底处波压强度2T:波周期 i:海底底坡0:波速 r:水的容重δ=(2h)/(2L):波陡其它有关符号见文中说明。h_0:波形中线抬高值u:波浪水流击岸速度v:波浪水质点运动轨迹速度。     

蛇形多向不规则波造波机波浪产生方法及特性

介绍了自行研制的蛇形多向不规则波造波机系统．造波机宽28m，由70块高0.9m、宽0.4m的造波板组成．在此基础上论述了分段式造波机产生波浪的原理及方法，并对其产生的斜向和多向不规则波的波浪统计特性以及波浪的频谱和方向分布进行了试验研究．结果表明，研制的造波机各项性能达到了预期的指标，可产生较理想的单向和多向不规则波．     

Stokes波的数值生成

优良的波浪环境条件是非线性波浪与结构物相互作用问题研究的基础。给出一种在时域中模拟刚性剖面作周期运动辐射生成Ｓｔｏｋｅｓ 波的方法,为数值波浪水池试验提供高品质入射波模型。在频域中对二维二阶辐射问题作数值求解,通过对二阶辐射波传播模式的分析,找出能在水池中生成二阶意义上纯正的Ｓｔｏｋｅｓ波的造波机运动形式。利用边界积分方程的时间步进法进行非线性数值造波的模拟证实了在频域中得到的结论,在数值波浪水池中生成了稳定的带有波前的高品质Ｓｔｏｋｅｓ波。     

二维数值波浪水槽在FLUENT中的实现

为在波浪水槽内得到稳定的、重复性良好的波动过程,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,采用VOF方法追踪自由面,利用CFD商业软件FLUENT建立同时具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽.基于线性波浪理论和UDF实现动边界造波和定义水质点速度造波,同时,在数值波浪水槽尾端通过在动量方程中添加附加源项的方法实现动量源消波.计算结果表明,基于FLUENT软件实现的二维数值波浪水槽工作特性良好.     

国家海洋能试验场波浪能评估计算

通过波浪浮标实测数据对SWAN模型进行验证,将一年的波浪条件分为5个代表波况(2011年7月—9月典型波浪条件、2011年7月—9月台风过程峰值、2011年10月—12月典型波浪条件、2012年1月—3月典型波浪条件以及2012年4月—6月典型波浪条件),利用验证后的SWAN模型对成山头海上试验场区的各波况下的波浪条件进行模拟,计算波功率的空间分布,选取波况1作为各个季度的典型代表波况以及波况2台风过程峰值波况,进行试验场波功率空间分布分析.基于各代表波况出现天数进行时间加权计算,得到一年内平均波功率分布,选取了波能聚集的3个近岸点作为波浪能发电装置的推荐布放位置.     

浅海结构物波浪力计算及实验研究

应用椭圆余弦波理论、以曲波理论及孤立理论对作用于浅海海洋结构物的波浪力进行计算,并在造波水槽中进行了波浪力及波压力实验研究。运用实验结果对传统的计算方法进行了修正,静水面以上波压力的修正公式,表明,应用椭圆余弦波理论和双曲线理论压力并对其进行修正,再将积分上限取为瞬时波面,积分后得出的波浪力与实验结果很接近。