Chebyshev多项式在锚链分析中的应用

依据水流作用下锚链的数值分析模型，提出了应用Chebyshev多项式拟合建立锚链张力与锚链顶端位置函数关系的近似方法，该锚链函数多项式可方便地用于波浪与锚泊结构物相互作用的实时模拟中。计算中按静水和有流两种情况，应用二维和三维Chebyshev多项式，建立了锚链顶端水平和垂向拉力与锚链顶端水平、垂向位置，及水流速度的函数关系。锚链分析模型采用分段外推－校正方法计算，在无流、均质锚链情况下，计算结果与解析解完全吻合。     

双筒双板型浮式防波堤水动力试验研究

采用物理模型试验方法,研究一种由浮筒、竖直板、横向连接板组合而成的HDPE材质的新型浮式防波堤结构在海洋动力下的响应过程。结果表明,该结构透射系数及锚链拉力受波浪周期的影响较大,均随波浪周期的增大而增大;锚链刚性越大,对模型的约束越强,所受到的锚链拉力越大;波高的改变对透射系数影响不大,但锚链拉力随波高的增大而增大,且周期越大,锚链拉力随波高增长的速率越快。     

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.     

风浪冲击下锚泊渔船的锚链动力负荷

对渔船锚泊时的锚链动力负荷问题进行了分析．在考虑风、浪、流影响的基础上,建立了锚链动力变形方程,着重分析了二阶波浪力导致的相当高的系泊张力．针对钢丝绳及有档电焊锚链,分别计算了其在特定海况下的最大拉力,为工程设计提供了一定的理论基础．     

风浪冲击下锚泊渔船的锚链动力负荷

对渔船锚泊时的锚链动力负荷问题进行了分析,在考虑风,浪,流影响的基础上,建立了锚链动力变形方程,着重分析了二阶波浪力导致的相当高的系泊张力,针对钢丝绳及有档电焊锚链,分别计算了其在特定海况下的最大拉力,为工程设计提供了一定的理论基础。     

波浪及水流共同作用下的泥沙运动

本文首先简单讨论了波浪及水流共同作用下床面剪应力的表达形式;然后对波浪及水流共同作用下泥沙运动的各种理论和研究现状作了评述;指出了根据河流输沙理论用剪应力替换方法推导波浪、水流共同作用时输沙公式的困难:当水流作用占主导地位时,结果是合理的,但当波浪的作用与水流的作用相当或波浪作用为主时,其结果是不可靠的.文中同时简单介绍了理论与现场和实验室观测资料的验证情况,提出了有待进一步研究的课题.     

水流对立柱周围波浪爬升特性的影响

基于雷诺平均Navier-Stokes方程和连续性方程建立适用于波浪与水流相互作用的三维数值波浪水池,并在该数值波浪水池内对立柱周围的波浪爬升效应进行数值模拟;选用不同的波流组合方式,探讨了水流速度对柱体周围的波浪爬升效应及其所受载荷的影响,并与波浪单独作用时立柱周围的波浪爬升情况进行对比,分析了水流对柱体周围波面的扰动和水质点运动轨迹的影响.同时,对波浪单独作用下,立柱近壁面处的波浪爬升效应进行了模型试验,以验证数值计算结果的准确性.结果表明,其计算值与试验值吻合较好.     

水流中波要素的预报(2)

本文主要研究波浪与水流相遇后波要素的变化。波,流同向作用时的变化,作者已有论述。而波、流逆向作用时,尤其是在浅水地区,极易引起波浪的破碎,使波要素变化机理更为复杂。本文在描述逆向水流中波要素的变化时,从工程实用角度出发,给出定量指标。对于波浪在逆向水流中极易出现的破碎现象和破碎指标,结合试验资料,文中也作了探讨。而波浪遇斜向水流后的波要素变化,则主要通过理论计算,給出计算公式。     

库区滑坡涌浪水域船舶系泊系统动力特性试验研究

为提高海事部门在滑坡涌浪灾害下的应急应变能力,减少伤亡和损失,研究库区滑坡涌浪作用下船舶系泊系统的动力特性分析,具有极高的社会经济效益。本文以三峡库区岩体滑坡为研究对象,结合试验条件,模型比尺为1:70,考虑弯曲河道涌浪的传播形态,以系泊位置、锚链布置等为变量,开展库区滑坡涌浪的物理模型试验,分析船舶系泊系统的动力特性。研究表明,滑坡涌浪对船艏锚链的作用大于对船艉锚链的作用,采用多点系泊方式可以降低锚链设计时的强度要求,船舶在远离滑坡点时所受到的影响越小,同时,锚链拉力的大小变化趋势和滑坡涌浪衰减的变化趋势一致,研究成果可以为三峡库区船舶通航安全提供新的理论依据。     

浅水区波浪的水流结构及其对泥沙运动的作用

本文论述了当波浪正向和斜向进行近岸滩时波浪的变化和其水流结构状态。阐明了波浪与水流的相互作用情况,其中着重分析水流对波浪传播的影响。最后并分析了波浪的掀沙及输沙作用。     

沉井在不同真空预压处理程度的软土地基中下沉阻力特征研究

目前国内外暂无沉井基础与真空预压处理技术结合的研究。试验通过模型来模拟沉井在不同真空预压处理程度的软土地基中的下沉,对沉井侧摩阻力、刃脚底部阻力进行分析,并通过数值模拟进行对比分析,这对实际工程与理论研究都有参考意义。试验结果表明:随着真空预压处理时间的增加,沉井在软土地基中下沉时的侧摩阻力逐渐增加,靠近刃脚附近侧摩阻力减小的趋势消失;刃脚底部的土压力随着沉井下沉缓慢减小,其中刃脚斜面的土压力占比较工程实际偏大;在软土基础中沉井自重荷载在真空预压处理后提高了250%,且当含水率降低到45%左右时,沉井自重荷载有明显的提升;现有理论计算方式对于刃脚踏面的竖向受力计算偏大,对于刃脚斜面的竖向受力计算偏小。     

Vibration mechanism research of large scale and deep water caisson

According to the construction method of Taizhou Bridge, numerical simulation is conducted to analyze the vibration of caisson under wind and water flows to determine the main factors of the caisson vibration. Meanwhile, the localization system of caissons and anchors of Taizhou Bridge is modeled in order to summarize the vibration mechanism of caissons under deep-water and jet-flow condition, and further pertinent vibration-control measures are proposed. The obtained results are well verified in engineering practice, and consequently the safety risk of positioning the caisson is reduced.     

灌河口潮汐潮流不对称研究

基于灌河口2007年5月的潮位、潮流实测数据,对灌河口的潮汐和潮流不对称现象进行研究。首先对潮流、潮位实测数据进行调和分析,探讨灌河口M2分潮及其倍潮波的沿程分布特征,再通过潮位-流速关系图研究M4、M6及M8分潮对潮汐变形的影响,最后利用理论判断法则对灌河口潮汐不对称进行判别。结果表明,灌河口的潮波兼具驻波和行进波的特征,灌河口潮汐不对称主要受M4分潮的影响,呈涨潮主导型。河口口门内最大涨(落)潮流速出现在最低(高)潮位与中潮位之间时刻。M4分潮导致最大涨(落)潮流速增大(减小),最大涨(落)潮流速与最低(高)潮位之间的相位差增大。M6与M8分潮的作用不大。     

裙结构对裙式吸力基础水平承载性能的影响

通过饱和细砂中裙式吸力基础的水平单调加载模型试验,探究了裙结构对基础水平承载力及土压力分布的影响。结果表明:不同加载高度下,与传统吸力基础相比,裙式吸力基础水平承载力显著提高,有效控制了基础的水平位移,且基础水平承载力随着裙高、裙宽的增加显著增加;不同条件下基础的归一化荷载-水平位移关系曲线可用同一公式表示。基础周围土压力的发展与基础的水平位移有密切联系,相比于裙宽对土压力分布的影响,裙高的变化对于主桶周围土压力分布的影响更为明显。此外,根据净土压力沿深度方向的分布规律,确定水平荷载作用下基础转动点约位于0.6~0.7倍的主桶埋深处。     

黄土地区沉井井壁土压力研究

以西安市交通项目北三环雨水工程沉井为研究对象,对沉井的下沉全过程进行了实时监测,根据大量现场实测资料,深入分析了实测土压力与主动土压力和静止土压力的关系,得出了黄土分布地区沉井下沉不同深度时井壁土压力的大小及分布规律,以及简便易行的计算方法和经验公式。     

防城港湾潮流数值模拟试验

根据二维潮波基本方程，采用有限差分方法，计算了防城港湾的潮汐和潮流．由实测值与计算值的比较可知，该项计算结果较好，基本能揭示防城港湾的潮流运动规律．     

水平轴潮流能水轮机耦合运动水动力分析

漂浮式潮流能装置载体的波浪运动响应使水平轴水轮机的水动力特性发生变化,采用滑移网格技术对无界均匀来流中水轮机发生横摇和纵摇耦合运动时的三维水动力特性进行研究.结果表明:水轮机轴向载荷和能量利用率瞬时值产生波动,且横摇和纵摇耦合运动时轴向载荷及能量利用率的计算结果与只发生纵摇运动的计算结果基本相同;横摇和纵摇耦合运动时横摇力矩计算值的波动幅值比只发生横摇运动时的大;横摇和纵摇耦合运动时纵摇力矩的计算值与只发生纵摇运动时的计算值存在差异,横摇频率越大,差异越明显.研究结果可为漂浮式载体的运动响应研究、水轮机的结构设计及电能控制等提供相关数据.     

不同结构形式码头港内波高分布及越浪量试验研究

【目的】研究码头本身结构形式对港内波高分布及越浪量的影响。【方法】通过整体物理模型试验,以某码头扩建工程为例,对比分析了普通沉箱码头及开孔沉箱码头港内波高分布以及不同面高程下的越浪量。【结果】开孔沉箱码头在减小港内波高及越浪上相比普通沉箱码头更有优势;码头面高程是影响越浪量的重要因素。【结论】为有效地控制港内波高及减小码头越浪量,工程中可优先考虑采用具有良好消浪性能的开孔形式码头,同时在经济技术可行的条件下尽可能地提高码头面高程。     

波流及自由面对跨海桥隧预制结构水动力性能影响的数值分析

为提高静水和波流共同作用下的沉管和沉井浮运阻力计算效率，基于通用CFD软件StarCCM+和FLUENT及其二次开发，采用了包括叠模方法、VOF定常和非定常算法在内的几种水动力CFD计算方法并结合数值造波法，探讨了波流、自由面及流向角等因素对浮运阻力的影响.研究表明：对于静水计算，沉管可以忽略自由面的影响，沉井则不然；对于沉井，由于具有中空的内腔，VOF定常算法会抹掉由于初速影响产生的内部流体晃荡，而非定常算法则可以模拟出该晃荡现象.