波流共同作用下近底子母管线的水动力特征

棋于波－流相互作用理论和模型试验，对海底子母管这一特殊结构型式的规则波、特别是在不规则波与流共同作用下的水动力特征进行了系统研究。采用“变径法”分析得到了母管系统的正向力的水动力系数，它们与ＫＣ数的良好的相关性。不规则波与规则波的对比试验显示两者的水动力系数在９０＞ＫＣ＞２０范围内可得到统一。试验着重分析了水深因子的影响，给出的ＣＤ、ＣＭ－ＫＣ关系曲线，可供工程设计参考。     

垂直桩柱正向波流力的计算及水动力系数C_D、C_M分析方法的探讨

文中首先综述了目前常用的水动力系数C_D,C_M的分析方法,并通过大量实验结果的分析对比得出,只要按本文所定义的KC数相同,则无论是纯波场,还是波流共存场,不管是规则波情况下还是不规则波情况下,都应具有相近的C_D、C_M值。文中还通过计算值与实验结果的对比,验证了本文所述波流共存场中不规则波情况下桩柱波流力计算方法是切实可行的。     

波流相互作用对水动力系数的影响

基于分析物理机理，本文提出了一种切实可行的研究波流场中水动力系数的理论方法，同时对振荡流动中所得水动力系数如何应用于实际的波动情况进行了探讨，并与实验结果进行了比较，结果表明，通过对纯波时的水动力系数和纯流时的水动力系数加权平均，可以获得令人满意的波流共存时的水动力系数。     

单株和簇状植物分布方式对消波的影响试验

在波浪水槽中规则波和不规则波水力条件下开展多组次物理模型试验,探究单株和簇状刚性植物分布方式对消波特性的影响。结果表明,单株-矩形分布植物带密度相同时,适当增加相邻植物间沿流向的距离,消波效果增强;对于单株-交错分布植物带,拖曳力系数随植物间距以及植物淹没度的增大而增大;对于簇状植物带,透射系数随单簇内植物株数的增加以及簇中心间距的减小而减小。在试验条件下得到了植物带消波效果与水动力因素和植物因素之间的拟合关系式,揭示了植物分布密度和分布排列结构对植物消波的影响。     

不同雷诺数下水平桩柱的水动力特征

本文介绍了均匀振荡流中光滑水平桩柱上水动力特征的试验研究。试验中，雷诺数Ｒｅ＝２００００－２６００００（该区域为亚临界区与临界区），ｋＣ＝５－４０。分析中，利用最小二乘法来确定Ｍｏｒｉｓｏｎ方程中的速度力系数ＣＤ及惯性力系数ＣＭ；还利用最大值法及均方根值法对合力系数ＣＦ与升力系数ＣＬ进行分析，所有的正向力与升力系数都作为Ｒｅ及Ｋｃ数的函数给出，并且各系数相对于其平均值的均方差值也有图中示出。其主要     

各种型式蒸发器（皿）的折算系数分析

采用Ｅ－６０１型蒸发器，套盆式８０ｃｍ蒸发器，小型２０ｃｍ口径蒸发皿观测值所计算的折算系数均呈春低冬高型，折算系数与蒸发器（皿）的器口面积，水深，距地面高度，水温差变化有关，从多年资料分析得出结论：Ｅ－６０１型蒸发器的蒸发量与２０ｍ＾２蒸发池的蒸发量最相近，套盆式８０ｃｍ蒸发器次之，２０ｃｍ口径蒸发皿差值最大，其分析计算成果可供三峡水利枢纽库区的水平衡研究和水资源评价使用。     

规则波作用下倾斜桩柱的受力研究

本文通过实验研究,测试了水平桩柱及倾斜桩柱在规则波作用下的波浪力。基于Morison方程和Stokes二阶波理论,分析研究了不同埋深情况下水平桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_C数的变化规律;分析研究了不同倾角情况下,倾斜桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_O数的变化规律,同时还探讨了在同一倾角情况下,桩柱在一端出水和全部埋于水下时,水动力系数C_D、C_M的差别。     

二维平行壁面剪切流动的转捩与混沌模型

本文利用约化摄动方法，从理论上研究了二维平行壁面剪切流动的转捩与混沌现象，得到了描述二维平行壁面流动中的小振幅Ｔ－Ｓ波的演化方程为Ｋｏｒｔｅｗｅｇ－ＤｃＶｒｉｅｓ－Ｂｕｒｇｃｒｓ方程，反映Ｔ－Ｓ波衰减或增长率的参数为ＫｄＶ－Ｂｕｒｇｅｒｓ方程中的耗散系数Ｖ１与色散系数δ的比值ｖ１√δ，ｖ１和δ由流场结构决定的。当Ｔ－Ｓ波振幅被放大到一定程度后将受到的自由流中的高次或亚谐波的激励。经过分叉而进入混沌     

宜昌站蒸发器折算系数分析

宜晶蒸发站采用Ｅ６０１型蒸发器、套盆式８０ｃｍ蒸发器，小型２０ｃｍ口径蒸发皿观测值所计算的折算系数均呈春低冬高型，折算系数与蒸发器的器口面积、水深、距地面高度、水温差变化有关。     

斜向和多向波浪的破碎指标研究

该文通过水池物理模型实验,研究了在1:15的斜坡条件下斜向和多向波浪中破碎的特点。根据波浪类型和岸坡条件将破碎指标分为四类,总结了每一类破碎指标公式的通用形式和系数。对实验中正向和斜向规则波、正向和斜向不规则波、正向和多向不规则波的破碎指标进行了比较和分析。研究结果表明:同等条件下,斜向波的破碎指标较正向波偏大,基于不规则波有效波高的破碎指标小于规则波的,而多向波在波高较大时的破碎波高与正向不规则波相比偏小。     

规则波和水流共同作用下圆柱受力的研究

本文通过实验研究,基于Morison方程和线性波理论,探讨了在规则波和水流共同作用下作用于垂直圆柱上的横向力,它与正向力的关系以及它对总力的影响。根据KC数的重新定义值,文中给出了合力系数C_l、速度力系数C_d、惯性力系数C_m、升力系数C_L及升力主导频率与KC数的相关图。结果表明,在一定KC数的范围内,横向力对总力的影响不应忽略;速度力系数C_d、惯性力系数C_m及合力系数C_l与重新定义的KC数有着良好的相关性。     

Wave-current impacts on surface-piercing structure based on a fully nonlinear numerical tank

Fully nonlinear wave-body interactions for a surface-piercing structure with combined wave-current flow in different water depths are studied by using a 2-D numerical tank. The model is based on Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations and renormalization group(RNG) k- model. The mean and maximum wave-current impacts, including forces in two directions and rotational moment, are calculated and discussed. The effects of U/ C and water depth condition on forces and moment have been investigated and the results for combined irregular waves and currents are compared with those induced by combined regular waves and currents.     

AN EXPERIMENTAL STUDY ON VERTICAL HYDRODYNAMIC FORCE ON A CIRCULAR SLAB NEAR FREE SURFACE BY WATER WAVES

NOMENCLATUTE d—— water depth D—— diameter of slab Fz—— vertical force on slab Fzu1/3——upward force Fzd1/3——downward force g——acceleration due to gravity H——wave height for regular wave Hs——significant wave height for random wave L——wave     

EFFECTS OF WATER-DEPTH ON HYDRODYNAMIC FORCE OF ARTIFICIAL REEF

The effects of water-depth on the hydrodynamic force of the artificial reef were studied by simulating regular and irregular waves. The computational results show that the water-depth has a substantial effect on hydrodynamic force. The hydrodynamic force increases with the decrease of water-depth in shallow. Especially, in the ultra-shallow water these loads increase very evidently with the decrease of water-depth. The long-term values of hydrodynamic force increase with the decrease of the ratio of water-depth to reef height, and are about 10% larger than those of deep water when the ratio of water-depth to reef height is 4.0. However water-depth hardly affects the long term values of hydrodynamic force when the ratio of water-depth to reef height is larger than 6.0.     

应用Boussinesq方程对非线性波与流相互作用的理论研究

本文应用了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程，对潮汐势流与规则波和不规则波共存时的非线性二阶波一流相互作用现象进行了理论分析，得到了在等水深条件下非线性相互作用二阶波流计算公式。应用此一公式可分析发现波受水流的非线性作用，不同于波受地形等水深变化的影响，其二阶波流频率不变，仍保持一阶线性入射波频率。本文最后采用所推导得到的二阶波流计算公式，对不规则波与势流相互作用等现象进行工程验算。得到了与物模实验较为一致的计算结果。应用本文的计算公式可以对现有工程规范中波与流计算公式进行修正和补充。由于其简便易行，势必会被工程界人士所接受     

一种消除水动力求解中不规则频率影响的边界元法

本文提出一种扩展积分方程方法，用于消除浮体剖面水动力系数计算中不规则频率的影响。这种边界元方法采用源－偶混合分布，除了在物体表面分布奇点外，在物体内部水线面上也分布奇点。所提出的积分方程有唯一解，从而完全消除了不规则频率的影响。对浮体水动力系数的比较计算证明了该方法的有效性。     

不规则波辐射应力的精确解与近似解

波浪辐射应力是波生沿岸流乃至近岸流的主要驱动力。波浪辐射应力的计算将直接关系到沿岸流的大小及其水动力特性。不规则波相对规则波更能反应实际海洋中的波浪运动,因此不规则波作用下辐射应力的计算将更能体现实际沿岸流中的波浪驱动力。通过推导给出不规则波辐射应力计算的精确解与近似解,并对两种计算方法进行了分析比较,在此基础上进一步用波生沿岸流试验结果对近似计算方法中的波能计算进行了验证。结果表明窄谱情况下,不规则波辐射应力的近似计算方法已有较好的精度,可节省大量的计算时间,从而提高计算效率,但精确计算方法更能准确反应各时刻各位置辐射应力的波动状况。