水波与淤泥质底床相互作用数值模拟——基于滞后回路特征的淤泥体流变模型

应用一个滞后回路特征的半经验的淤泥体流变模型描述表面水波作用下底床软泥层的振荡运动，建立了表面水波与淤泥质底床相互作用的垂向二维耦合模型。在数值处理上，为提高数值格式对水－泥界面附近流动的分辨力，较好地再现界面附近速度梯度大的流动特点，采用垂向对数网格处理技巧。模型验证是通过计算水波波高衰减率和底床软泥体输移速度，并与有关的实验测量数据进行比较。     

波浪水流作用下疏浚抛泥损失的水槽实验

为了了解在恶劣海况下疏浚弃土的输移规律，在波流水槽中进行了单纯水流和波流联合作用下抛泥损失的模拟实验。实验表明，波流联合作用下抛泥损失率随波高加大的增长比单纯水流作用下损失率随水流速度加大的增长要明显，利用实验资料，估计了悬沙和底沙输沙造成抛泥损失率的分配和抛泥区底沙输移速度，并讨论了以波流场的抉沙能力作为参数分析抛泥损失率与流场动力特性关系的可行性，比较了窦国仁、刘家驹和曹祖德3种波流场的挟沙能力表达式用于这一分析的结果。     

基于谱分析的实时波浪模拟

海洋表面有各种各样的波浪，作为一种自然现象，其模拟已成为计算机图形学中最具挑战性的问题之一。风浪是最主要的一种波浪，其模拟在工程及影视中的应用已日益引起人们的关注。本文从海洋学已有的统计观测结果出发，利用海浪频谱与方向谱的相关公式，对开阔海面深水域的风成波浪进行了模拟。实践证明，该方法对波浪的模拟在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

规则波中船舶Froude-Krylov力的解析积分计算

Froude-Krylov力是船舶航行中所受的主要作用力,对Froude-Krylov力的精确计算尤为重要.将船体平均湿表面划分为一定数量的四边形平面面元,在每个面元局部坐标系内,对四边形平面面元的边长坐标进行参数化处理.对于给定的线性入射波波高函数,基于格林定理,推导了Froude-Krylov力在平面面元上的解析压力积分表达式,避免由于数值积分方法计算Froude-Krylov力产生的误差的同时,船体所需划分的面元数量大大减少.研究了水深在不同波长及浪向角下对船体所受Froude-Krylov力的影响,并进一步基于线性时域理论,对绕射力采用三维时域格林函数法进行计算.对具有前进速度的WigleyⅠ型船进行仿真,计算结果表明:水深大于船长的一半时,船体所受的Froude-Krylov力逐渐接近于无限水深所受的Froude-Krylov力;水深无限时,作用在船体上的波浪激励力计算结果与试验值在大部分频率范围内吻合较好.因此,由解析压力积分求取Froude-Krylov力的算法有效性得到验证.     

波浪对浅海近岸污染物输移扩散规律的影响

通过对浅海缓坡近岸区大面积波浪场的演化、破碎, 近岸流的生成和波浪对潮流场结构影响的研究, 提出了波浪应作为这类海岸附近污染物输移扩散的重要动力因素. 数值实验证明, 在波浪以一定角度斜向入射时, 近岸排放的污染物在波浪破碎区内将沿岸输移, 排污口在波浪破碎区内这种趋势非常明显. 因而在改善近岸环境的研究和污水海洋处置工程的设计中, 波浪是不能忽略的动力因素, 应加以充分考虑.     

波浪荷载引起不同埋深管线周围海床响应和液化分析

为了研究波浪荷载引起海底管线周围海床的液化问题,以Biot方程的部分动力响应模型,即u-p模型为基础建立二维埋管海床数值模型,研究海底管线及其周围海床在波浪荷载作用下的动态响应问题,波浪荷载通过孔压边界施加到海床表面.在验证模型的基础上,研究埋管海床在波浪荷载作用下的响应与液化,分析不同管线埋深下海床土的孔压、竖向有效...     

台风作用下浮箱码头波浪数值模拟与受力研究

2019年8月10日到12日,受台风"利奇马"影响,烟台某游艇码头浮桥发生断裂.为分析破坏因素,本文针对201909号台风"利奇马"对烟台地区海域的影响,依据欧洲中长期(ECMWF)台风风场再分析数据,分析台风过境全过程风浪特征.采用SWAN模型对渤海湾进行台风过境期间波浪变化复演,得到工程区-8m等深线波浪要素;采用...     

波浪滑翔器编队避障方法

波浪滑翔器是一种可以长期工作的新型海洋机器人,主要应用于海洋环境的探测与数据采集。波浪滑翔器编队可以扩展单台设备的能力,同时提高任务的效率。利用领航跟随者法结合人工势场法,提出了多波浪滑翔器编队避障方法。通过领航跟随者形成波浪滑翔器编队的同时引入间距势能场,来实现编队队形的保持。人工势场作用下的波浪滑翔器编队被视为一个虚拟的多体系统,受到来自人工势场的虚拟力的约束。针对人工势场法的局部最小域问题,引入沿障碍物切线方向的引力,打破平衡状态,解决了局部最小域问题。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

上海南汇嘴控制工程波浪潮流数学模型

上海南汇嘴控制工程位于长江口和杭州湾交汇的南汇边滩,是上海市滩涂资源开发利用的重点工程.该海域受径流、强潮和波浪的相互影响,对控制工程的成败起着重要的作用.应用波浪作用下二维潮流数学模型和第3代近岸海浪模式SWAN,建立了二维波浪潮流数学模型.根据2006年8月大潮实测水文资料和大戢山站1979～1998年和杨梅嘴站1997年8月～2001年7月实测波浪资料,对模型进行了全面的验证.结果表明,数值模拟海域潮位和定点垂线流速、流向、波高的计算值与实测值吻合良好.重点研究了圈围工程对附近的长江口南槽、杭州湾北岸、东海大桥、天然液化气管线南汇登陆点及洋山深水港区的水流及波浪的影响和变化.