畸形波波长计算方法研究

1

作者 崔成 潘文博 《船舶力学》 北大核心 2025年第5期713-721,共9页

在畸形波相关研究中,多采用线性波或者高阶Stokes波的色散关系估算畸形波波长,然而畸形波是一种波形持续时间较短的强非线性波浪。与规则波相比,畸形波的能量组成更为复杂,除了受高阶谐波影响,在其形成过程中,还会发生非线性的波-波相... 在畸形波相关研究中,多采用线性波或者高阶Stokes波的色散关系估算畸形波波长,然而畸形波是一种波形持续时间较短的强非线性波浪。与规则波相比,畸形波的能量组成更为复杂,除了受高阶谐波影响,在其形成过程中,还会发生非线性的波-波相互作用。为了检查采用规则波色散关系估算畸形波波长的精度,本研究采用组成波聚焦的方法在试验水槽中模拟畸形波,根据浪高仪阵列采集的波面时间过程统计畸形波波长,并与相同波高和周期的1阶线性波、3阶Stokes波和5阶Stokes波波长进行对比,对比结果表明,与线性理论相比,采用3阶和5阶Stokes波色散关系估算畸形波波长的精度较高,3阶色散关系足以描述高阶谐波对波长的影响。另外,由于不能考虑非线性波-波相互作用,高阶色散关系会高估周期较长的畸形波和低估周期较短的畸形波。为了能更准确估算畸形波波长,本研究基于3阶色散关系,结合回归分析方法,提出一种精度更高的畸形波波长估算方法,与3阶Stokes波色散关系相比,计算精度提高50%以上。 展开更多

关键词 畸形波 波长 非线性 波-波相互作用

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隧道开挖引起上部建筑物沉降的离心模型试验研究 被引量：7

2

作者 张宇亭 安晓宇 晋亚斐 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期54-57,共4页

地下隧道选线时,常不可避免的出现下穿建筑物的情况。为保证上部建筑物的安全稳定性,需要控制下穿隧道引起的建筑物基础的沉降。不同基础型式的建筑物在下穿隧道施工中,沉降变化不同。通过三维离心模型试验,研究了双管大型隧道开挖引起... 地下隧道选线时,常不可避免的出现下穿建筑物的情况。为保证上部建筑物的安全稳定性,需要控制下穿隧道引起的建筑物基础的沉降。不同基础型式的建筑物在下穿隧道施工中,沉降变化不同。通过三维离心模型试验,研究了双管大型隧道开挖引起的浅基础办公楼和桩基础厂房的沉降情况。由于隧道开挖引起的应力释放,建筑物基础的实测沉降随隧道的开挖而增加。距离隧道开挖距离近的位置沉降值较大,距离开挖距离远的位置沉降值较小。桩基础厂房的沉降值都明显小于浅基础办公楼。而开挖近点的沉降值大于远点的沉降值,最大可相差2.8倍。开挖初期浅基础的不均匀沉降量明显高于桩基础,最大值可相差6倍。最终隧道开挖完成后,桩基础的不均匀沉降量小于浅基础。 展开更多

关键词 隧道 变形 离心模型 沉降

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岱山—洋山跨海通道水沙环境影响数值模拟研究 被引量：1

3

作者 李文丹 李孟国 +2 位作者 解鸣晓 赵张益 韩志远 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期171-180,共10页

杭州湾是世界闻名的强潮河口,具有不规则的岸线边界、独特的地形地貌特征和复杂的水动力泥沙环境。岱山—洋山跨海通道位于杭州湾湾口水域,将岱山与洋山近35km连通,实现了上海—洋山—岱山—舟山—宁波跨海通道的全线贯通,其建设具有非... 杭州湾是世界闻名的强潮河口,具有不规则的岸线边界、独特的地形地貌特征和复杂的水动力泥沙环境。岱山—洋山跨海通道位于杭州湾湾口水域,将岱山与洋山近35km连通,实现了上海—洋山—岱山—舟山—宁波跨海通道的全线贯通,其建设具有非常重要的意义。基于考虑波浪作用的潮流泥沙数值模型,讨论了岱山—洋山跨海通道几种工况对杭州湾大范围海域水沙环境的影响。研究结果表明:跨海通道实施后潮位变化在大桥轴线附近较为敏感,远离则基本没有影响,高低潮位变化幅度大多在2 cm以内。杭州湾涨落潮量减小小于0.6%。水流流态和水下地形仅在大桥附近水域存在明显变化。从对杭州湾水沙环境影响角度考虑,岱山—洋山跨海通道几种工况均可行,建议关注桥墩和人工岛附近的局部冲刷问题。 展开更多

关键词 杭州湾 舟山群岛 数学模型 潮流 含沙量 岸滩演变

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弹性胶囊振荡水柱式波能转换装置的水动力特性研究

4

作者 余海涛 白志刚 +2 位作者 王英志 刘宣 俞杰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期142-156,共15页

波浪能是一种极具潜力的可再生能源。为推进波能资源的利用,开发具有应用前景的新型波能转换装置(WEC),提出了创新性的弹性胶囊振荡水柱式(EC-OWC)波能转换装置,设计建立了物理试验模型。通过膨胀波试验,研究了弹性胶囊的膨胀特性和自... 波浪能是一种极具潜力的可再生能源。为推进波能资源的利用,开发具有应用前景的新型波能转换装置(WEC),提出了创新性的弹性胶囊振荡水柱式(EC-OWC)波能转换装置,设计建立了物理试验模型。通过膨胀波试验,研究了弹性胶囊的膨胀特性和自由膨胀波的运动特性;通过波浪试验,研究了装置与波浪耦合作用时的水动力性能,以及波浪和模型参数对系统振荡和波高放大比的影响。结果显示:装置内外水头差由0增加至30 cm时,自由膨胀波波速由约3.02 m/s减小至1.90 m/s,与一维纵波理论结果规律相符;相对水深在0.0644~0.0782范围内时,稳定后的波高放大比基本均超过4,其中相对水深值为0.0706时达到最大波高放大比6;波高放大比随相对水头的增大先增大后减小,相对水头值为6时达到最大波高放大比6.5;波高放大比在相对管长为1.77时达到最大值6.35。结果表明:一维纵波理论可为弹性胶囊的设计提供支撑;控制水头差可有效调整装置的自然振荡周期;当装置内外振荡周期相匹配时,系统达到近似共振,装置内部膨胀波为驻波,且当胶囊长度接近半波长时,波高放大比达到最大。通过对EC-OWC模型的初步水动力性能试验研究,展示了该装置的优越性能和共振特性,可为此类WEC的开发提供参考。 展开更多

关键词 波浪能 膨胀波 波能转换装置 振荡水柱 模型试验

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短峰畸形波生成、演化过程的外部特征研究

5

作者 崔成 潘文博 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期79-89,共11页

在实际海况中,由于波浪组分方向不同,使海浪常表现为三维短峰波,与二维长峰波相比,有诸多异同特征。为了研究三维畸形波生成和演化过程中异常大波的外部特征以及大波间的关联,本文采用色散和方向聚焦方法在物理水池中模拟了短峰畸形波... 在实际海况中,由于波浪组分方向不同,使海浪常表现为三维短峰波,与二维长峰波相比,有诸多异同特征。为了研究三维畸形波生成和演化过程中异常大波的外部特征以及大波间的关联,本文采用色散和方向聚焦方法在物理水池中模拟了短峰畸形波的整个生成和演化过程。研究结果表明,生成和演化过程中出现的异常大波沿着方向分布函数峰值方向演化,具有一定程度“对称”特征;根据异常大波的特征参数可将该过程分成3~4个典型的阶段,这意味着可以根据异常大波的特征参数判断其所处阶段及预测其演化趋势;三维畸形波生成和演化过程可能会跳过“波群”或者“深谷”阶段,与二维畸形波相比,时−空范围较小,这意味着在三维波浪场中,与畸形波相关的深谷和波群的发生概率较低。 展开更多

关键词 畸形波 生成和演化 三维 多向波 短峰波

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霍尔锚拖曳运动状态离心模型试验与数值模拟研究

6

作者 安晓宇 王斐 +5 位作者 纪文栋 张宇亭 刘现鹏 李建东 元光宗 边天奇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期117-121,共5页

对于平铺或浅埋在海床中的海底管道和电缆,意外的拖锚作业是影响其安全运营的重要因素之一。由于锚在土中的拖动过程中时刻发生着土的大变形和破坏,涉及材料非线性、几何非线性及接触非线性等诸多力学问题,通过解析的研究手段很难准确... 对于平铺或浅埋在海床中的海底管道和电缆,意外的拖锚作业是影响其安全运营的重要因素之一。由于锚在土中的拖动过程中时刻发生着土的大变形和破坏,涉及材料非线性、几何非线性及接触非线性等诸多力学问题,通过解析的研究手段很难准确地分析拖锚过程。采用离心模型试验和数值分析相结合的手段展开拖锚研究,测试和计算了不同重量的船锚在不同类型海床上的运动趋势、拖曳力发展规律、入土深度等。结果表明,在低强度的黏性土海床上拖锚,极有可能会产生一种假抓底现象;在中高强度的黏性土海床上拖锚,锚的拖动过程可以分为土台形成阶段、锚爪楔入阶段和运动稳定阶段三个阶段;在无黏性土和黏性土海床上,达到稳定阶段时拖动的距离分别是锚长的4倍和1.27~1.96倍;对于质量大于6 t的霍尔锚,无论在黏性土海床还是非黏性土海床上,锚爪的入土深度均大于1 m,拖锚作业很有可能会对海管或海缆造成直接损坏,需要引起重视。 展开更多

关键词 霍尔锚 拖锚 土工离心模型试验 数值模拟 入土深度

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人工岛与多工程影响下的潮流动力响应特征

7

作者 纪超 姜奇 +2 位作者 马殿光 吕彪 周俊伟 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第5期1837-1847,共11页

人工岛常与连岛桥、海岸防护等工程构成复杂的人工岛工程系统,科学评估人工岛与多工程对周围海域潮流动力的影响,对海洋空间资源的开发与利用具有重要的指导意义。以海南三亚新机场工程为对象,建立了工程海域潮流数学模型,采用实测的潮... 人工岛常与连岛桥、海岸防护等工程构成复杂的人工岛工程系统,科学评估人工岛与多工程对周围海域潮流动力的影响,对海洋空间资源的开发与利用具有重要的指导意义。以海南三亚新机场工程为对象,建立了工程海域潮流数学模型,采用实测的潮位、流速、流向数据对模型进行了验证,模拟研究了人工岛、离岸潜堤和连岛桥等多工程作用下的潮流场响应特性。结果表明:工程海域的主体潮流特征为往复流,人工岛建设后其周围产生绕流,人工岛东北偏北和西南偏南两侧流速增大,西北偏西和东南偏东两侧形成缓流区,流速显著减小;弧形离岸潜堤修建后,其南北两侧由于绕流作用流速增大,弧内与东西两侧因阻水影响流速减小;连岛桥建设对潮流场的影响相对较小,主要表现为连岛桥背流侧的流速总体减小,而在人工岛与离岸潜堤的部分掩护区域,连岛桥则会导致流速有所增加。总体而言,在人工岛、离岸潜堤和连岛桥的共同作用下,工程海域潮流动力的时空变化将更为复杂,工程对不同位置处水流运动的影响规律存在明显的差异。 展开更多

关键词 人工岛 离岸潜堤 连岛桥 潮流 数值模拟

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波浪周期对小型船舶动力响应的影响研究 被引量：10

8

作者 沈文君 赵志娟 +2 位作者 刘利琴 金瑞佳 陈汉宝 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期342-352,共11页

船舶安全系靠泊并高效地进行装卸作业是港口设计和运营中的重要问题,系泊船舶对波浪周期非常敏感,小吨位船舶对应的固有周期偏小,与波浪周期更易接近,系泊船舶产生大幅剧烈运动的可能性更大,进而影响装卸效率。因此,在港口设计和运营管... 船舶安全系靠泊并高效地进行装卸作业是港口设计和运营中的重要问题,系泊船舶对波浪周期非常敏感,小吨位船舶对应的固有周期偏小,与波浪周期更易接近,系泊船舶产生大幅剧烈运动的可能性更大,进而影响装卸效率。因此,在港口设计和运营管理中,针对波浪周期对小型系泊船舶运动的影响开展系统研究是非常必要的。本文基于频域势流理论分析小型驳船的水动力荷载,同时,基于时频转换理论,建立系泊船舶与护舷、系泊缆绳组成的非线性耦合系统的动力学方程。针对不同浪向角、波浪周期对该系统进行模拟分析,讨论六自由度运动量随周期、浪向的变化规律和频率特性,并基于小波分析研究船舶运动频率特性随时间变化的规律。研究结果表明,较长波浪周期下,船舶纵荡和横摇运动具有多频运动特性,除波浪强迫激励运动外,还存在自身的固有运动频率成分。 展开更多

关键词 时频转换 迟滞函数 小波分析 多频

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中长周期波作用下的斜坡堤胸墙波浪力试验研究 被引量：3

9

作者 姜云鹏 韩新宇 +2 位作者 吴进 陈汉宝 董胜 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第4期82-90,共9页

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡... 在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过将试验结果与我国现有规范中的经验公式计算所得结果进行对比,发现规范更适用于胸墙底淹没的情况,而对于肩台出水情况,规范计算结果小于试验结果。由此提出了一种新的波浪力计算方法,计算准确度得到明显提高。 展开更多

关键词 中长周期波 胸墙波浪力 斜坡堤 斜坡坡度 肩台宽度

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三维畸形波生成、演化过程的试验研究

10

作者 崔成 潘文博 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期1737-1752,共16页

畸形波是一种具有能量集中、强非线性和宽谱等特征的波浪,会对船舶和海上工程结构和设备造成严重的危害,在其发生前后还可能伴随深谷和连续大波(波群)等灾难性异常波浪现象。因此除了畸形波外,与其相关的异常波浪也非常值得关注。在真... 畸形波是一种具有能量集中、强非线性和宽谱等特征的波浪,会对船舶和海上工程结构和设备造成严重的危害,在其发生前后还可能伴随深谷和连续大波(波群)等灾难性异常波浪现象。因此除了畸形波外,与其相关的异常波浪也非常值得关注。在真实的海况中,波浪常具有多向或短峰等三维特征,其动力学特征与二维波浪有显著差异。本研究采用聚焦不同频率和方向组成波的方法,在试验水池中模拟三维畸形波的生成、演化过程,根据试验结果,分析三维畸形波生成、演化过程中出现的异常大波的演化特征以及异常大波间的关系。研究结果表明:三维畸形波生成、演化过程中出现的异常大波沿着方向分布函数峰值方向演化,具有对称特征;根据异常大波的特征参数可将该过程分成3~4个典型的阶段,即可根据异常大波的特征参数预测其演化趋势;与二维畸形波相比,三维畸形波生成、演化过程的时空范围较小,可能会跳过“大波群”或者“深谷”阶段,表明在真实的三维随机波浪场中,与畸形波相关联的深谷和大波群的发生概率会降低。 展开更多

关键词 畸形波 凶波 生成和演化 三维 方向分布 多向波 物理模型试验

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安装螺旋列板的水下管道水动力特性模型试验研究

11

作者 胡克 王广生 +1 位作者 陈松贵 鱼童 《河海大学学报(自然科学版)》 2025年第6期119-123,157,共6页

为了揭示自由液面变化对安装螺旋列板的水下管道水动力载荷的影响,并检验螺旋列板在部分脱落状态下的涡激振动抑制效果,通过安装螺旋列板的水下管道水动力模型试验,研究了不同雷诺数下近自由液面区域(浸没深度与管道直径比值为1~4)和近... 为了揭示自由液面变化对安装螺旋列板的水下管道水动力载荷的影响,并检验螺旋列板在部分脱落状态下的涡激振动抑制效果,通过安装螺旋列板的水下管道水动力模型试验,研究了不同雷诺数下近自由液面区域(浸没深度与管道直径比值为1~4)和近假底区域(离底间隙与管道直径比值为1~4)阻力系数变化,分析了螺旋列板在30%长度破损情况下的涡激振动抑制效果。试验结果表明:当水下管道从4倍直径浸没深度逐渐接近自由液面时,其阻力系数逐渐增大;当水下管道从4倍直径离底间隙逐渐靠近假底时,其阻力系数逐渐减小;随着雷诺数增大,30%破损的螺旋列板对涡激振动的抑制效率变化与螺旋列板全覆盖方案基本一致,均呈下降趋势,但仍然具有较好的抑制效果。 展开更多

关键词 水下管道 螺旋列板 涡激振动 水动力特性 阻力系数

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双自由度D形截面柱体流致振动的二维数值模拟

12

作者 宋吉宁 李壮 +3 位作者 蒋学炼 金瑞佳 刘宇航 邓钰瑶 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期896-906,共11页

本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的... 本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的网格和时间步长敏感性,并与相关文献的实验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。基于计算结果,系统分析了D形截面柱体的振幅、振动频率、水动力系数、尾涡脱落模式,以及平均位置偏移情况。结果表明,双自由度D形截面柱体在约化速度为8~14的区间内表现为涡激振动-驰振模式,尾涡多为2S和S+2S交替脱落,双自由度振幅比单自由度有显著的增大。升力主要偏向截面的直线边一侧,且升力出现了多个倍频。横流向和顺流向平均偏移量最大都可达到一倍特征长度以上。 展开更多

关键词 D形截面 不对称迎流 流致振动 双自由度

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长江口入海水沙通量变化及其影响分析 被引量：15

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作者 左书华 杨春松 +1 位作者 付桂 谢华亮 《海洋地质前沿》 CSCD 北大核心 2022年第11期56-64,共9页

基于大通站1960−2020年长系列的径流量和输沙量资料,研究了长江口入海水、沙通量的季节变化、年际变化和趋势性,并讨论了其影响因素。研究结果显示:多年长江口入海平均径流量为8906亿m^(3),各年的平均径流量值围绕着多年平均值上下摆动... 基于大通站1960−2020年长系列的径流量和输沙量资料,研究了长江口入海水、沙通量的季节变化、年际变化和趋势性,并讨论了其影响因素。研究结果显示:多年长江口入海平均径流量为8906亿m^(3),各年的平均径流量值围绕着多年平均值上下摆动,没有明显的变化趋势;入海径流量的季节性变化明显,每年的5−10月的径流量占全年的70.3%;多年平均年输沙量为3.35亿t,输沙量过程总体呈现减小的趋势;长江口入海水沙通量变化受中上游的水土保持和水库建设等因素影响明显,其中三峡水库蓄水后,大通站输沙量与之前相比减少了62.8%;受长江流域来沙锐减的影响,长江口河势也发生了明显变化,出现了河口含沙量明显减小、河口总体上由淤积环境向冲刷环境转化、长江口水下三角洲前缘大面积冲刷河口拦门沙及水下三角洲泥沙补给出现“源汇转化”的结构性变化等现象。 展开更多

关键词 长江口 大通站 径流量 输沙量 三峡水库

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