波流
- “工程结构多场耦合理论与方法”科研在教学实践中的应用
跨海桥梁典型箱梁波流试验科研进度为切入点，将科研应用到教学实践中，同时举办汇报竞赛，落实“以赛促教、以赛促学”，最大程度帮助学生理解多场耦合理论方法与实际应用场景，为该类课程科研反哺教学方式提供一定参考。1 近海桥梁波流力试验科研反哺1.1 研究背景为实现我国舟山连岛工程及环渤海湾、长三角、珠三角、台湾海峡，以及国家“一带一路”战略中“21 世纪海上丝绸之路”沿线经济区域的互联互通，越来越多跨海桥梁处于建造或规划建造中［11-12］。限于我国沿海通道多处于
实验室研究与探索 2023年8期2023-11-09
- 阳江沙扒海上风电三桶吸力桩防冲刷试验研究
波浪[5-8]、波流联合[9-10]情况下的单桩或群桩结构冲刷问题,而三桶吸力桩结构形式更加复杂,上部桁架相互交错,桶顶布有多段肋板,导致基础周围水体的紊动加剧,床面泥沙运动多变,由于三桶吸力桩结构较新颖、相关研究成果较少[11]。此外,为了应对构筑物在海洋环境下的局部冲刷问题,国内外学者对不同防护措施进行了探讨,分为主动防护和被动防护[12],主动防护措施如护圈防护措施[13]、牺牲桩防护措施等[14],被动防护如抛石防护措施[15-16]、防护沙袋防护
人民珠江 2023年7期2023-08-02
- 组合钢架式网箱水动力性能分析
行研究，结果表明波流同向下的锚绳力大于波流逆向，多点系泊时的系泊力峰值大于单点系泊。徐为兵等[11]和崔勇等[12]对蝶形网箱进行了多海况下的数值计算，证明了流速对锚绳张力影响最大，双层网底网箱的最大锚绳力均大于单层网底网箱。崔江浩[13]、江涛等[14]对网箱进行耐流特性研究，不同流速下数值模拟与试验结果相差不大。熊占山等[15]研制出了淡水组合式浮动网箱。刘永利等[16]通过对网箱在横，纵两种排布下的模型试验，验证了在流速高时，纵向排布方式抗风浪性能最
渔业现代化 2022年6期2022-12-29
- 基于小波相干的波流相关性分析
。在实际情况中，波流场中的流速沿水深是非均匀的，即流速随着水深发生变化[1]。关于波浪与非均匀流相互作用的研究，学者从理论分析、数值模拟、现场观测和实验研究等方面进行了探讨[2-5]。实验所得的波流信号通常离散且不连续，本质上为时间序列。可以从两个方面讨论时间序列的相关性，即时域分析和频域分析。时域分析是在时间尺度上研究序列的变化，常用的方法有线性相关系数、Granger因果分析、Copula函数等[6]，随着机器学习优越性的体现，卷积神经网络也成为有力的
海洋湖沼通报 2022年6期2022-12-28
- 水流对复合筒型基础波浪爬升影响机制的数值模拟研究
，因此，有必要对波流作用下复合筒型基础的波浪爬升现象开展研究．首先，采用RNG-模型建立了波流与复合筒型基础相互作用的数值水槽．其次，基于试验数据验证了数值模型的准确性．最后，探究了波流作用下复合筒型基础周围的波浪爬升规律，揭示了不同流速比cw下水流对波浪爬升的贡献．研究发现：①波浪单独作用下复合筒型基础前方水体回落到最低点时，水质点的运动方向均为斜向下方，而在波流联合作用时，复合筒型基础前端形成漩涡，背面的水质点将朝着不同的方向进行扩散；②波浪单独作用时
天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2022年12期2022-10-31
- 二维间断有限元水动力模型与波浪模型实时耦合研究
同方法实现了实时波流耦合模拟[20-24]，而现有DG水动力模型尚缺乏针对波流耦合模拟的研究。为此，本文将借鉴已有波流耦合模型的实现方法，在李文俊等[18]建立的二维非结构化网格无积分间断有限元水动力模型的基础上，采用我国清华大学自主开发的C-Coupler2耦合器与第三代波浪模型SWAN进行实时双向耦合，建立波浪与节点间断有限元二维水动力的实时波流耦合模型。1 二维波流耦合模型1.1 水动力模型及其DG离散水流控制方程为如下浅水方程(1)(2)式中：ρw
水道港口 2022年3期2022-09-05
- 大风条件下江苏沿海近岸悬沙响应特征分析
波浪联合切应力是波流共同作用最具代表性的表现形式[2]。Grant等[3]认为潮流、波浪及其联合作用产生的切应力是海床沉积物得以悬浮和垂向扩散的原因；苗立敏等[4]发现风暴期间的波高、波流联合切应力、悬沙浓度和输沙率均比平静天气高数倍；此外，水体底部形成的高浓度悬沙层还有可能产生减阻效应，使得床面切应力减小[5]。波流耦合强切应力的作用使得海岸泥沙运动更为复杂，且随动力条件变化而发生海床沉积物级配、海床结构等变化，提高了大风条件下泥沙运动研究的难度，因此研
水道港口 2022年2期2022-07-04
- 套筒对波流作用下桩基局部冲刷防护试验研究
恒定流条件，其在波流环境中是否具有同样的防护效果，仍未得到更深入的研究。防冲套筒是一种简单的防护结构，在桩柱周围布置套筒，可以限制马蹄形旋涡的发展空间，并将桩基周围大部分床沙的活动范围限制在套筒内部，从而减少冲刷[18]。套筒防护不受水流流向的限制，能够适用于各种水流条件下的冲刷防护。Liang 等对比研究了包括套筒在内的4 种防冲措施在波流条件下的防冲效果，发现大多数水流控制措施在波流作用下防冲效果较差，甚至产生了更深的冲刷坑，而套筒防护在波流作用下仍具
海洋通报 2022年1期2022-04-29
- 珠海金湾海上风电单桩基础局部冲刷试验研究
情况[1-4]。波流作用下的桩基冲刷涉及到波浪、水流、桩柱与邻近底质之间复杂的相互作用，研究成果较少[5-6]。实验表明：波流联合动力并不是简单的叠加，不同动力组合情况下结构物周围涡流系存在较大的差异[7]。对于桩周最大冲深，部分学者们给出了相反观点。Qi等人[8]指出水流或波浪单独作用下的桩基周围冲刷坑深度明显小于波流共同作用下的。Sumer 等人[9]指出联合的冲刷深度小于纯水流的，但在大于纯波浪的情况下，该过程受KC 数（KC=UwmT/D，其中，U
交通科学与工程 2022年1期2022-04-25
- 波流耦合作用下高桩挡板透空式防波堤水动力特性研究
构物产生影响。当波流耦合作用时，其流场结构、剪应力特性和能量分布与单纯波浪或水流作用相比发生了很大变化，因此有必要研究波流耦合作用下结构物的水动力特性。XIAO等[13]基于 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程在数值波浪水槽底部设置入流速度边界和出流速度边界造流，实现了波流的非线性耦合。ZHANG等[14]同样基于 RANS 方程建立了数值波流水槽，并利用 UMEYAMA[15]的试验数据进行了验证。SINGH等
水道港口 2022年6期2022-02-25
- 水平圆柱体上波流力特征的数值模拟
其中的2种。由于波流的长期作用，结构物容易产生疲劳与坍塌，所以研究波流与结构物的作用对结构物设计和生产安全有着重要的现实意义。早期针对波浪对非完全水平淹没圆柱体已经有了大量的研究，其中大部分采用了理论分析和物理实验的方法。Dixon等[1]考虑圆柱轴心和低于静水面的情况，改变波浪频率和圆柱的淹没深度对水平圆柱体上的波浪力进行实验研究。随着流体计算的发展，对部分淹没水平圆柱体上波浪力的数值模拟研究也不断开展。Westpahlen等[2]采用有限体积法等CFD
舰船科学技术 2021年11期2021-12-12
- 波流共同作用下正斜桩局部冲刷试验研究
的差异，对于丰富波流-结构物（岸滩植物）-海床相互作用的研究具有重要意义，同时也可为工程设计和岸滩防护提供理论借鉴。已经有众多学者对波流作用下垂直桩冲刷问题进行了深入广泛的研究。Sumer等[3]分析了KC数、Ucw数与相对冲刷深度的关系。Chen等[4]在大尺度水槽中开展垂直桩波流冲刷试验，发现波流叠加的非线性作用使得最大冲刷深度点位置发生了变化。Zhao等[5]利用数值模拟和物理模型相结合的方法研究了大直径桩的冲刷问题。Qi等[6]通过试验建立起孔隙水
工程科学与技术 2021年6期2021-11-30
- 温州瓯江北口大桥基础波流力计算
小直径桩基的水平波流力和波流力矩，还研究了波浪随机振动对工程桥梁施工阶段的影响；周卫滨等研究了大直径桩基的波浪力分析模型，并将其应用于乐清湾1号桥，分析了桥梁下部基础的波流力；黄华定、徐伯勤等同样结合具体工程对波流力进行分析，还根据潮流的变化特点，提出了一种分析桩基结构上的水流作用的方法；皇甫熹等采用谱分析的方法对群桩上的不规则波波流力进行研究；俞聿修、史向宏研究了小尺度桩柱上不规则波波流力的水动力系数；Teng B运用边界元方法建立了大尺度结构波浪绕射的
中国公路 2021年16期2021-10-20
- 波流联合作用下承台结构受力研究
和海流(以下简称波流)的作用，将愈发控制设计。在波浪的基础上加入海流将使得结构受力变得更为复杂。针对波流对承台结构的作用力问题，各国学者都进行了广泛的研究。承台的存在会显著的影响波动场，此时波浪的惯性力和绕射力占据主导，与群桩的拖曳力有着本质区别。目前应用最为广泛的是Mac Camy和Fuchs[1-2]于1954年提出的绕射理论，该理论认为波浪在到达结构物表面后会产生一个向外扩散的散射波，散射波和入射波叠加以后，会形成一个新的波动场，因此，在计算波浪力时
四川建筑 2021年3期2021-07-06
- 经典式Spar平台涡激运动与驰振特性的对比试验
过试验研究说明了波流耦合作用对Truss Spar涡激运动的影响与波浪等级、折合速度及浪流夹角等因素密切相关.另外，Gonçalves等[7]也发现波流耦合作用下Monobr平台涡激运动幅值变化与波浪参数相关.可见，波流耦合作用对平台涡激运动影响机制比较复杂，应根据Spar平台特定的设计进行专门的研究[8].驰振是另一种流致运动现象，驰振发生于来流速度很大时，通常折合速度需大于20[9].与涡激运动不同的是，驰振虽然也是自我激励但是没有自我限制.因为来流速
上海交通大学学报 2021年5期2021-06-01
- 考虑多土层的波-流荷载下跨海桥梁桩基动力响应分析
种环境荷载作用，波流力作为工程设计的控制荷载[2-3]，尤其对于承受上部结构的桩基而言更是主导荷载，它严重影响整个工程的造价、安全性以及工程的使用寿命。一旦桩基结构遭到破坏，整个海洋工程结构将会蒙受不可估量的损失。因而研究波流力对桩柱结构的作用是很有必要的。对于小直径桩柱所受的波浪力，工程实际计算中仍采用Morison公式。桩基结构在波流荷载下的动力响应分析中，赵晖[4]采用Winkler弹性地基梁模型模拟桩-土动力的相互作用，由解析法给出了埋置圆桩在波-
铁道标准设计 2020年12期2020-12-23
- 波流共同作用下海底人工边坡动态响应分析
)同时存在，这种波流共同作用下的荷载将进一步使海床中的孔压和有效应力产生变化[1]。在一定条件下，波流荷载下的超孔隙水压力超过土体自身的初始有效应力，相应土体会发生失稳并产生液化[2]。同时，由于海床基槽的开挖，原有海床土体在长期自然环境影响下形成的初始应力和固结状态会发生改变。因此，波流作用下的海床响应和液化评估应该基于工程扰动后的海床状态。通常情况下，动荷载作用下的海床响应机理可以根据孔隙水压力的产生机理分为两种形式。其一是由于波浪在海床中产生孔隙水压
海洋工程 2020年6期2020-12-16
- 海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展*
整个结构的重量。波流作用下桩柱结构所受的冲击载荷已引起学者们的广泛关注。目前海上结构物的桩柱所受的波流力的求解方法主要是莫里森方程[1]和势流理论[2]，其中尤以莫里森方程求解小尺度构件的应用最为广泛。当构件直径D与波长L相比很小(即D/L为了确定不同条件下莫里森方程中拖曳力系数和惯性力系数的取值，学者们开展了大量的研究，主要包括在不同流场条件、不同桩柱形状、不同桩位以及不同桩柱群的布置形式等条件下拖曳力系数及惯性力系数的变化规律。同时对于水动力系数的求解
中国海洋大学学报（自然科学版） 2020年1期2020-11-26
- 波流荷载加载方式对风机高桩承台结构的应力影响
受的外荷载为基础波流荷载和风机荷载[2]。对于高桩承台而言，由于风机荷载直接作用在承台顶部的基础法兰上，作用力由基础环结构或者高强预应力螺栓传递至混凝土承台，由于荷载的间接传递，风机荷载大部分的作用效果已经由混凝土承台整体转化为桩基础的轴力，其对于高桩承台桩基础的钢管桩的影响是协同的，影响较小。波流荷载直接作用高桩承台钢管桩上，对桩身的应力直接影响。而在实际工程中，波流荷载的加载方向和高度往往是随机的，与风机荷载呈一定的夹角，因此，了解波流荷载加载方式对桩
水力发电 2020年11期2020-03-05
- 波流作用下淹没圆柱局部冲深影响因素分析
。从水动力角度对波流共同作用下的淹没圆柱周围冲刷深度影响因素进行分析，有助于预报淹没圆柱局部冲深，进而保证其安全建设与稳定服役。早期研究主要关注波浪、水流单独作用下，非淹没圆柱周围的局部冲刷深度影响因素。Breusers等[1]通过模型试验和现场观测数据对比分析，主要描述了圆柱周围的冲刷发展过程。Melville等[2]研究了均匀海床上，桥墩圆柱基础周围局部冲刷深度随时间的变化规律。Dargahi[3]研究了泥沙粒径、流速和桩径等对水流作用下圆柱周围最大冲
水利水运工程学报 2019年6期2020-01-10
- 线性波与海流共同作用下的群桩受力研究
海桥梁下部结构，波流荷载(波浪和海流)是作用在墩柱上最主要的荷载，必须加以考虑和重视。群桩结构形式作为跨海桥梁最常见的基础形式之一，在波浪和海流(以下简称波流)共同作用下，其受力与单桩有很大区别[2]。而且，在波浪的基础上加入海流，使得结构受力将变得更为复杂。围绕着在波流联合作用下的群桩受力问题，各国学者都进行了广泛的研究。Sarpakaya和Chakrabari[3]通过大量的试验认为，光滑柱体的CM、CD是雷诺数Re和KC的函数；任佐皋[4]通过数理统
四川建筑 2019年4期2019-11-06
- 三维数值波流水槽的构建及验证
到了计算方法。而波流联合作用的机理十分复杂，并不能简单地将两者进行迭加而得到。计算机数值模拟的方法由于其不需实验费用，且可视化程度较高，因此很多学者采用数值方法对流体作用进行研究。其中T·Kawamura[2]运用大涡模拟研究了穿透液面的圆柱绕流；Jungsoo Suh[3]研究了气液交界面对圆柱绕流漩涡脱离的影响；康啊真[4]建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型；冯谊武[5]通过CFX研究了围堰所受波浪荷载。目前关于波流场的数值模拟，主要方法有利用边
四川建筑 2019年6期2019-07-20
- 圆形管桩上波流力不同计算方法对比研究
2时），其存在对波流场的影响不可忽略，计算也较为复杂［4］。本文主要对小尺度圆形直立桩柱的波浪力展开分析。2 桩柱上波浪力分析设有一圆柱体，直立在水深d的海底上，波高为H的入射波沿x正方向传播，柱体中心轴线与未扰水面的交点为坐标轴的原点，z轴垂直向上。波浪力计算简图见图1。图1 圆形桩柱波浪力计算简图Morison公式认为作用于柱体任意高度z处的水平波浪力包括两项：水平拖曳力和惯性力［5］。整个柱体上的水平波浪力：式中，CD、CM分别为阻力系数和惯性力系数
铁道建筑技术 2019年9期2019-03-19
- 二阶斯托克斯非线性潮波对潮汐贯流式水轮机性能的影响
应用广泛。在海洋波流条件影响下，潮汐能机组在反向运行过程中的水动力性能变化是潮汐能机组研发过程中需要考虑的重要问题。该文采用二阶斯托克斯非线性潮波对海洋潮波来流进行了模拟，建立了二阶斯托克斯非线性潮波边界下的潮汐贯流式水轮机性能分析模型并验证了模型的可靠性。以该模型为基础，采用CFD方法，对某一潮汐贯流式水轮机在反向运行时的内部流动进行数值仿真，重点研究了动态波流边界对贯流式水轮机反向运行时水力特性的影响。研究结果表明：1）考虑波流耦合作用时，潮波与坝体发
农业工程学报 2019年2期2019-02-25
- 海冰与波流联合作用下深水基础桥梁动力反应分析*
不可避免的会遭到波流的作用，波流力对桥梁结构的动力作用也是不可忽视的环境荷载[6-7].目前波流力的计算方法主要有针对大直径柱体的绕射波流理论[8]和小直径柱体的Morison方程[9].对于小直径柱体而言，可忽略绕射现象，此时应采用微幅波绕流理论求解结构物的波流力.由于跨海桥梁结构在水中遭受冰激振动的作用，故波流的影响则是另一个重要的因素.目前，针对波流与海冰联合作用下桥梁结构的动力响应研究比较缺乏.本文利用强迫振动理论的Matlock冰激振动模型考虑冰
武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2018年6期2018-12-27
- 波流荷载作用下风机混凝土高桩 承台拉应力超限区分布研究
桩承台基础形式。波流荷载是高桩承台基础形式稳定性的重要影响因素之一。目前，大部分研究工作主要是针对波流荷载的计算和波流荷载对桩柱结构的影响，对于波流荷载对桩基础上部结构承台的影响研究较少[2- 4]。因此，波流荷载对高桩承台混凝土拉应力影响模型的建立具有一定的学术意义和工程应用价值。本文利用ANSYS有限元软件施加波流荷载的功能，归纳了极端风荷载下波流荷载对风机高桩承台拉应力超限区域分布的规律。1 水动力荷载模型1.1 波浪荷载当结构物的特征尺寸D与波长L
水力发电 2018年9期2018-12-20
- 浅海牧场式围栏设施中柱桩波流力计算方法比较
砼管桩和钢管桩。波流力是柱桩所受的主要荷载[4]，直接影响着桩基的型式和断面尺寸，对柱桩结构的设计安全具有重要的影响[5]。当波流夹角为0时，柱桩所受的波流力数值最大，因此将其作为工程波流力的设计值[6-7]。目前工程设计中常用的两种柱桩波流力计算方法分别为：(1)根据《港口与航道水文规范》[8](JTS 145-2015)第10.3条和《港口工程荷载规范》[9](JTS 144-1-2010)第13章分别计算正向波浪力和水流力，再将二者线性叠加；(2)根
水道港口 2018年5期2018-12-04
- 跨海桥梁下部桩柱设计
海域复杂的波浪、波流、以及飓风的影响，与陆域桥梁不同，波浪力参与的作用组合，往往控制着海域桥梁下部墩柱设计。本文依托某项目海域桥梁，应用有限元程序建立模型，通过对海域桥梁下部墩柱分析，以供设计人员参考。关键词：下部墩柱；波浪力1.桥梁背景某海域大桥，上部采用等截面单箱单室斜腹板预应力混凝土连续箱梁结构，下部采用墙式墩+现浇承台+钻孔灌注桩。墩身尺寸采用4.8mx2.5m（横桥向x顺桥向），实心矩形倒圆角断面。承台为矩形，平面尺寸8.4mx8.4m。承台底设
科技信息·中旬刊 2018年9期2018-10-21
- 交通荷载作用下水中悬浮隧道动力响应分析
面状况；A2是由波流作用引起的隧道结构振动位移，反映外部激励荷载的影响；ω1是由路面不平度引起的车辆振动圆频率，ω1＝2πvc/L，vc为汽车的运行速度，L为几何不平顺曲线的波长，取车身长；ω2是波流作用下悬浮隧道结构涡激振动引起的车辆振动圆频率，近似取为涡激振动频率，ω2＝2πSrvf/D，Sr为 Strouhal数，通常取 0.2[6]，vf为水流速度，D为管体截面宽度。该移动振动荷载考虑交通荷载的波动性和周期性，并同时考虑了悬浮隧道结构外部激励荷载中
铁道建筑 2018年8期2018-08-31
- HDPE圆形网箱单点系泊与多点系泊受力特性模拟分析比较
组合条件下的网箱波流力、锚绳力进行了数值计算，并与传统多点系泊网箱受力结果进行了比较，分析探讨了水深、网衣高度对两种系泊形式网箱锚绳受力的影响。1 数值计算模型1.1 波流场理论本研究采用线性波浪理论，根据线性速度势满足拉普拉斯（Δ2φ=0）方程[26]，可分别求得波面升高及速度势表达式为：式中：A为波幅，k为波数，w为波浪频率，h为水深，t为时间，x、z为波浪水质点位置，g为重力加速度。波流场中的流速U为水流速度（沿水深均匀分布）和波浪水质点速度之和，可
浙江海洋大学学报(自然科学版) 2018年2期2018-08-17
- 深水自升式平台波流载荷分析研究
自升式平台所受的波流载荷进行分析研究。图2 桁架桩腿结构1 波流载荷计算1.1 波浪载荷在海洋工程结构物波浪载荷计算中，将结构物根据特征尺度D与波长L的比值分为小尺度物体和大尺度物体。一般以D/L≤0.2作为小尺度物体；D/L＞0.2称为大尺度物体。大尺度物体必须考虑绕射效应，即物体的自由表面效应和相对尺度效应。由于自升式平台桁架桩腿属于小尺度构件，可采用Morison公式进行波浪载荷计算：式中：Fw为垂直作用于单位长度构件上的波浪力；FD为单位长度上的拖
装备制造技术 2018年2期2018-05-07
- 波流作用下大直径管桩码头动力响应分析
土管桩或钢管桩，波流荷载是其重要的动力作用。张卫平采用不同桩基阻抗分析了离岸深水码头在规则和不规则波作用下的动力响应，指出桩土耦合作用对于桩柱响应有很大影响［2］；左殿军等采用ABAQUS有限元软件对全直桩基础在波浪和车辆双向循环荷载作用下的受力特性进行了分析，指出在竖向和水平双向循环荷载作用会导致桩基内力的重分布［3］；王朝阳在对波浪力和船舶撞击力作用下全直桩码头的动力响应进行了数值模拟，建立了动力简化计算方法，认为全直桩码头的动力响应类似于单自由度系统
西部交通科技 2018年12期2018-02-27
- 波流与地震共同作用下深水桥墩动力响应分析
紧迫性.波浪力及波流力作为海洋工程的常规荷载，此方面的研究开展较早［1-3］，最初的莫里森(Morison)方程［1］只用来计算立于水中刚性桩柱的波浪力.Penzien 和 Kaul［4］将 Morison 方程应用于计算水中结构地震动水压力.针对桥梁结构地震动水压力问题，许多学者［5-8］已开展了相关方面的研究，并取得了一些成果，这里均假定地震前结构处于静水中，忽略了流体的流动性(未考虑波浪和水流的影响).现阶段开展大型水下振动台试验存在诸多困难，对于深
西南交通大学学报 2018年1期2018-01-18
- 波流共同作用下河口泥沙运动及地形演变数值模拟研究进展
广东省珠海航道局波流共同作用下河口泥沙运动及地形演变数值模拟研究进展吕晓莹1文 艺2陈昌亮1林伟龙1/1.广东省海洋发展规划研究中心 2.广东省珠海航道局河口区域动力环境复杂，河流动力、海洋动力在此交汇。波浪、潮流是泥沙运动的主要动力，河口区域泥沙活动剧烈，长期来看影响河口地形发育演变，因此对波流耦合作用下河口泥沙运动及地形演变进行数值模拟具有重要的实用价值及工程意义。本文介绍了在河口区域波流共同作用数值模拟、在波流共同作用下泥沙运动及地形演变模拟方面的研
大陆桥视野 2017年16期2017-12-09
- 波流共同作用下河口泥沙运动及地形演变数值模拟研究进展
发育演变，因此对波流耦合作用下河口泥沙运动及地形演变进行数值模拟具有重要的实用价值及工程意义。本文介绍了在河口区域波流共同作用数值模拟、在波流共同作用下泥沙运动及地形演变模拟方面的研究进展。【关键词】波流共同作用；泥沙运动；数值模拟；地形演变河口区域动力环境复杂，河流动力、海洋动力在此交汇，泥沙活动剧烈。波浪、潮流是泥沙运动的主要动力，“波浪掀沙、潮流输沙”是波流共同作用下的河口泥沙运动的重要机制，在波流作用下泥沙起动、输运、沉积、再悬浮，长期来看影响着河
大陆桥视野·下 2017年8期2017-09-19
- 热敏式剪应力仪在波流动力研究中的应用
热敏式剪应力仪在波流动力研究中的应用徐 华1,3,4,*,夏云峰1,3,4,蔡喆伟1,3,4,郝思禹1,2,3,4,张世钊1,3,4(1.南京水利科学研究院,南京 210029;2.河海大学 港口海岸与近海工程学院,南京 210098;3.水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,南京 210098;4.港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,南京 210024)河口海岸泥沙运动直接受制于床面剪应力的大小,因此通过床面剪应力来研究泥沙运动基本问题是泥沙运动理论研
实验流体力学 2017年3期2017-07-07
- 波浪-海流-微地形耦合的沉积动力模式建立及应用
计算，而较少考虑波流联合效应产生的沙纹，也未将其应用于综合的水动力模式和沉积物输运模式。本文在POM水动力模式中嵌入新南威尔士大学泥沙模式，通过耦合波流共同作用的微地形模型与波流相互作用底边界层模型，发展了波浪-海流-微地形(沙纹)耦合的沉积动力模式。本文将该模式应用于澳大利亚Jervis湾，针对波主导和波流联合主导沙纹两种类型，分别进行了沙纹发展状态、几何形态的分布及悬浮泥沙的模拟。结果表明：波致沙纹比波流联合作用的沙波具有更大的波高和波长，因此当波主导
海洋学报 2017年7期2017-07-07
- 圆柱镂空型人工鱼礁波流水动力特性数值模拟
柱镂空型人工鱼礁波流水动力特性数值模拟蒋 为1，赵云鹏1，毕春伟1，崔 勇2，李 娇2（1大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024；2中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东青岛266071）研究人工鱼礁在波流作用下的水动力特性，对于人工鱼礁的设计具有重要的意义。基于有限体积法，采用边界造波，利用自由表面捕捉法（VOF）捕捉自由水面，建立了可以分别模拟纯波、均匀流以及波流共同作用下人工鱼礁水动力特性的多功能三维数值波流水槽。基于该数值模
渔业现代化 2017年2期2017-05-18
- 考虑地震、波浪和海流作用的跨海桥梁结构研究进展
展望．跨海桥梁；波流力；动水压力；流固耦合；水下振动台0 引 言近年来，我国跨海桥梁的建设速度呈现空前增长的趋势，苏通大桥、杭州湾大桥和青岛海湾大桥等跨海大桥已投入使用，港珠澳大桥即将建设完工，琼州海峡跨海大桥已进入可行性建设方案论证阶段，我国高速公路网规划方案中的台湾海峡和渤海海峡等规模更大的跨海通道工程，不同程度地进行着前期探索和研究工作．与陆地桥梁所处的自然条件相比，跨海桥梁所处的海洋环境更为恶劣和复杂，其服役期内要承受多种时变自然荷载(波浪、海流和
大连理工大学学报 2017年1期2017-02-09
- 波流作用下柔性立管载荷响应数值分析
200135)波流作用下柔性立管载荷响应数值分析吴梓鑫， 陈昆鹏 (上海船舶运输科学研究所 航运技术与安全国家重点实验室， 上海 200135)结合商用软件Fluent 14.5自定义函数(UDF)功能，采用速度边界造波法和阻尼消波技术，通过流体体积函数(Volume of Fluid, VOF)追踪自由液面，建立波浪、波流数值水池。采用双向耦合分离法思想，借助Workbench 14.5流固耦合模块System Coupling将流域和结构域计算数据交
上海船舶运输科学研究所学报 2016年4期2017-01-09
- 恒定流对潜堤波浪反射系数影响研究
防浪效果的影响。波流混合作用；直立潜堤；时域模拟；高阶边界元；波浪反射系数Abstract:In order to study the effect of steady uniform flow on wave reflection coefficient of vertical submerged rectangular breakwater,the higher-order boundary element method (HOBEM) and the
海洋工程 2016年3期2016-10-12
- 波流耦合力对海洋平台桩腿楔块的影响
升式海洋平台承受波流耦合力等多种载荷的影响，平台结构失效和平台结构破坏时有发生。为了使得海洋平台安全使用寿命获得延长，对平台结构的研究需要不断深入。本文以自升式海洋平台作为研究对象，通过Ansys 有限元软件对其进行结构强度分析研究。1 自升式平台结构由于受到各种海洋环境的考验，海洋平台在工作时受到风、浪、流等外部载荷的影响。诸如海洋平台楔块等结构构件面临不同程度的损耗过快、寿命低下的缺陷，需要频繁更换。为了保证海洋平台更加合理安全运作，对于目前自升式海洋
舰船科学技术 2015年1期2015-12-07
- 波流数值水池模拟研究
破碎.因此，研究波流的相互作用是开发海洋需要解决的关键问题，受到了国内外科研人员的重视.1911年，Rayleigh发现在潮汐中存在着波流的相互作用.文献［1-3］中通过实验研究了水流对波浪要素的影响;文献［4-5］中在数值理论方面做出了一定的贡献.但是，波流相互作用是极其复杂的非线性问题，其流动机理和作用特性仍需深入研究.随着计算机技术的成熟，数值水池已具备了信息量丰富、计算结果精确的特点，加上其成本低、改变条件方便、重复性好等优势，数值水池已经成为国际
江苏科技大学学报(自然科学版) 2015年1期2015-02-28
- 海洋平台立管系统底部局部冲刷试验研究
输移的影响会遭受波流的强烈冲刷，给平台结构的稳定和正常使用带来巨大隐患。因此，考虑各种水动力因素对平台结构基础冲刷的影响，便于在设计和施工中采取必要的工程防护措施，对保证结构在使用期间的安全有重要意义。目前，各国学者对波流作用下的桥墩、防波堤、人工岛、大尺度圆柱结构物的局部冲刷都进行了详细的研究探讨，得出了一定的研究成果。对于单向水流作用下的圆柱周围的局部冲刷机理及冲刷的发展过程已经基本明了，对于波浪作用下小直径圆柱周围的局部冲刷只进行为数不多的试验，并没
中国海洋平台 2014年2期2014-11-19
- 跨海桥梁基础波浪（流）力计算问题探讨
在设计中准确计算波流力的大小，对于工程的可行性、安全性、经济性具有重要的意义。而对于跨海桥梁基础的波浪（流）力计算，相关桥梁设计规范中没有可供使用的计算方法。目前，在跨海桥梁设计中，前期规划研究阶段参考使用《海港水文规范JTJ213-98》［1］中的计算方法进行估算，在桥梁基础结构设计阶段，需通过专门的波浪水流数学模型或物理模型试验来确定桥梁基础所受的波浪（流）力，已建或在建的杭州湾跨海大桥、舟山连岛金塘大桥、东海大桥、港珠澳大桥等都采用了此种方式。笔者在
水道港口 2012年2期2012-12-05
- 波流作用下悬浮隧道荷载研究
流荷载(以下简称波流力)为其主要的环境荷载，通常也是SFT结构设计的控制荷载和影响工程造价的主要因素［1］。工程上，一般不考虑波浪和水流的相互作用，将波浪荷载和水流荷载分别求解。但是，在水流作用下，波浪荷载将发生明显改变，可见在海洋工程结构荷载计算中必须正确考虑水流对波浪要素的影响［2］。作用于海洋结构物上的波流荷载计算主要有两种方法［3］:一是1950年由Morison等提出的经验公式计算法，主要用于计算结构物横向尺寸与波长相比较小时，作用在结构物上的波
铁道建筑 2012年11期2012-07-26
- 小尺度立柱水动力系数的数值分析
文针对墩柱结构在波流场中的流固耦合问题，利用流固耦合软件MpCCI将ABAQUS与FLUENT软件相连接，在波流场域中对圆柱构件及方柱构件进行数值模拟，得到了两种截面形式立柱构件拖曳力系数的数值解。1 流固耦合方法本文采用MpCCI技术实现波流场与立柱构件的耦合计算。耦合软件MpCCI为数值模拟提供了实时数据传递的平台，可实现不同数值模拟软件在定义耦合区域上网格节点数据的交换。在流固耦合计算过程中，FLUENT计算的耦合区域作用在固体结构边界上的力，并以节
山西建筑 2011年26期2011-08-21
- Comparative Analysis of Vortex Induced Nonlinear Vibration of Casing Pipe under Three Different Boundary Conditions
003）考虑流及波流联合作用，研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型，考虑3类不同的边界条件，计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载，建立套管的涡激振动方程。应用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态，采用了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法。以东海勘探3号钻井隔水套管为例，研究了不同边界条件下流引起的主共振和波流联合引起的组合共振。计算结果表明：流对套管的动力响应占主导地位，而波的影响不大。分析了3类不同边界条件下隔水套管的涡激非线性动力响应，揭示了波
船舶力学 2011年12期2011-06-22
- 波流混合作用的完全非线性数值水槽模型
采用频域方法研究波流混合与结构物的作用问题[6-8],采用时域方法研究波流混合与结构物作用的线性问题[9].高阶边界元法作为目前国际上先进的算法之一,已经在很多领域得到广泛应用,特别是在非线性水波问题的时域模拟方面.然而在完全非线性波流混合作用方面的应用还不多见.本文将采用时域高阶边界元方法建立波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,研究波流混合作用与纯波浪相比的波面变化及非线性变化情况.1 数学模型1.1 控制方程和边界条件在假定流体无粘和流动无旋的前提下
哈尔滨工程大学学报 2010年11期2010-03-23