极限海况下三种漂浮式风力机平台的动态响应对比

平台结构的稳定性是漂浮式海上风力机安全运行的基础保障。为对比几种漂浮式风力机平台结构的稳定性,分别建立基于张力腿式、桅杆式、驳船浮式平台的漂浮式风力机模型,采用有限元方法并结合多体动力学方法,研究了3种平台结构在风、浪、流载荷作用下的时域和频域动态响应,得到了各波浪力随波浪频率的变化趋势及其对比情况。结果表明:运动幅值和平台所受波浪力均在低频波浪作用下出现较大响应;极限海况下,驳船式平台动态响应较之Spar和张力腿更为剧烈。     

斜向波与长棱柱型浮式结构物相互作用的边界元模拟

采用第二类变形Bessel函数对斜向线性入射波与任意截面形状的长棱柱型浮式海洋结构物的相互作用问题进行了边界元法模拟,给出了常数元和线性元的奇异积分处理方法以及开边界的处理方式。对矩形和圆形结构物的水动力系数和波浪力进行了计算,并与解析解及有限元计算结果进行了比较。结果表明,本文方法能得到满意的结果,且未出现不规则频率现象。     

THE STATISTIC CHARACTERISTICS OF IRREGULAR BREAKING WAVE FORCES ON VERTICAL WALLS

ＴＨＥＳＴＡＴＩＳＴＩＣＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＩＲＲＥＧＵＬＡＲＢＲＥＡＫＩＮＧＷＡＶＥＦＯＲＣＥＳＯＮＶＥＲＴＩＣＡＬＷＡＬＬＳ￥ＬｉＹｕ－ｃｈｅｎｇ；ＬｉｕＤａ－ｚｈｏｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ...     

风对二维极值波作用的数值研究

实际海域中风浪往往共存,当极值波浪出现时,风会对其特性产生很大影响。为了研究风对极值波浪特性的影响规律,该文基于势流理论建立自由水面满足完全非线性边界条件的风浪混合作用数值水槽模型,通过实时模拟造波板运动产生入射波,并基于波群聚焦原理定点产生极值波浪,利用改进的杰弗里斯遮蔽原理(Jeffreys'sheltering mechanism)将风压引入到自由水面动力边界条件中。在时域模拟中,采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪瞬时水面,利用格林第二定理建立了边界积分方程,采用高阶边界元方法进行离散求解。通过与已发表实验结果对比验证模型的准确性,进而开展数值实验研究风对极值波浪水动力特性的影响,包括聚焦幅值、聚焦位置和极值波高随风速的变化以及波群聚焦和解焦过程波浪演变特性等。     

THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL SIMULATION OF WAVE SLAMMING ON AN OPEN STRUCTURE

The three-dimensional numerical simulation of wave slamming on an open structure in the splash zone is carried out based upon the Volume Of Fluid (VOF) method.A wave basin is established by solving the...     

无反射造波数值波浪水槽

本文应用ＶＯＦ方法建立了二维数值波浪水槽模型。基于线性造波机理论在水槽左端设置了可吸收式造波机数值边界条件。即造波板的运动除了产生行进波外，同时还产生一个抵消反射波的局部波动。水槽右端除了通常的可滑移与无滑移直墙边界条件外，依据线性辐射条件建立了开边界条件。通过水槽右端为直墙时的全反射情形，比较了可吸收造波机与普通造波机的速度变化与波面变化。文中在Ｈ０／ｄ＝０．１￣０．３，ｄ／Ｌ＝０．１２４￣０．     

THE IRREGULAR BREAKING WAVE FORCES ON VERTICAL WALL

A method for the calculation of total horizontal wave forces by irregular breaking waves on vertical wall was developed by authors, which was based on physical model test, dimensionless analysis and assessment of real construction. The methods for the determination of pressure distribution of horizontal forces on vertical wall as well as u-plift forces on the bottom of wall are also given. The comparison between calculated results by this method and samples of real construction are very well.     

TURBULENT COHERENT STRUCTURES IN CHANNELS WITH SAND WAVES

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｅｄｉｍｅｎｔｍｏｔｉｏｎｉｎｒｉｖｅｒｓｃｏｕｌｄｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｔｗｏｔｙｐｅｓ,ｏｎｅｉｓｔｈｅｂｅｄ ｌｏａｄｍｏｔｉｏｎ ,ｔｈｅｏｔｈｅｒｉｓｔｈｅｍｏｔｉｏｎｏｆｓｕｓｐｅｎｄｅｄｌｏａｄ .Ｉｆｔｈｅｂｅｄ ｌｏａｄｍｏｔｉｏｎｉｓｏｎａｃｅｒｔａｉｎｓｃａｌｅ ,ｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｔｈｅｎｆｏｒｍｓｕｎｄｕ ｌａｔｅｄｓａｎｄｗａｖｅｓａｓｓｈｏｗｎｉｎＦｉｇ .1.Ｆｉｇ .1　ＳｋｅｔｃｈｏｆｓａｎｄｗａｖｅｓＳａｎｄｗａｖ…     

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。     

长峰不规则波数值模拟的相关问题

针对波浪数值水池研究现状,提出了长峰不规则波数值波浪水池研究亟待解决的3个问题:海浪谱的拓展、波能衰减机理讨论及长峰不规则波数值模拟精度评价标准.基于黏性数值波浪水池技术,以文氏海浪谱为目标谱,对深水长峰不规则波进行了数值模拟;分析了数值模拟中波能衰减的主要原因,并提出了基于优化网格生成和离散格式的减小衰减的方法;根据《水面船模耐波性试验规程》对数值模拟结果进行了误差计算,并提出了适用于不规则波数值模拟评价标准的建议.     

大型海洋结构物的非线性绕射效应

本文在空间上应用面源法,在时间域上应用步进法,数值处理了三维物体与非线性波浪的相互干扰,研究了结构物的非线性绕射效应。首先,作为比较,求解了正弦波列和孤立波绕射垂直桩柱的情形。接着,进一步求解了大振幅波浪绕射固定在自由面上的大型浮动码头的工程实例。结果表明,非线性波浪绕射力与线性结果,有一定的差别。有时,尽管从总体效应来看,这种差别不十分明显,但从上浪、出水和波的爬高以及局部应力等局部效应来看,这种差别可能很明显。     

PROBABILITY DISTRIBUTION OF IN-LINE WAVE FORCES ON A PILE IN IRREGULAR WAVES

The probability distribution of in-line wave forces on a pile can bemathematically summed up to that of a theory and the assumption of wave period being constantare used and the above probability distribution is simplified to that of a single dimentsionfunction.The probability density functions of the peak values of total wave forces on a wholevertical pile in irregular waves are derived from that of wave height which is the Rayleighdistribution(deep water wave)or the Kerohovski distribution(shallow water waves)on the baseof the Morison Equation.The identification with experimental data shows that suchsimplification is successful.These distributions are compared with Weibull distribution andRayleigh distribution and the result shows that the shallow water distribution of wave forcesobtained here is the best one and can be used in practice.     

THE FREQUENCY MODULATION OF SHORT WAVES BY NON-UNIFORM VELOCITY FIELDS

l.INTRODUCTlONScientistshavelongbeentryingtounderstandthemechanicsofocean,particularlythemotionofwaves,currentsandtides.Inthepastthemainreasonforthisscientificpursuithasbeenthesafetyofships.Recently,incoastalandoffshoreengineering,someurgenttaskshavebeenencountered:thedesignofoffshoreoilrigs,problemsofcoastalerosionandimpact,inshoreandoffshorepollutiontransportation,andsoon.Therecentdevelopmentinremotesensingtodetect,fromSyntheticApertureRadar(SAR),radarwavesBragg-scat-teredbythesea'sfr…     

波浪周期对系泊船舶运动影响试验研究

系泊船舶泊稳是港口设计和营运过程中的重要问题,系泊船舶泊稳标准从实质上讲就是限制系泊船舶的运动量。较长周期波浪作用下的系泊船舶泊稳问题愈来愈受到各方的关注,选取了一艘10万吨级散货船进行横向不规则波作用下的系泊模型试验,在同一波高下变化入射波浪周期,通过系列试验,分析波浪周期对系泊船舶横移、横摇和升沉运动的影响。研究结果表明,系泊船舶横移运动量总体上均随着波浪周期的增大而增大,横移运动对波浪周期的响应敏感程度是变化的;系泊船舶横摇和升沉运动量均随着波浪谱峰周期的增大先增大然后减小,当波谱谱峰周期与相应的船舶固有周期接近时,横摇和升沉运动量均出现了一次峰值。     

A PRACTICAL MODEL FOR THE DECAY OF RANDOM WAVES ON MUDDY BEACHES

A practical model has been developed for the propagation and decay of random waves on muddy beaches. In the model, an irregular wave train is characterized by its root-mean-squared wave height, mean wave frequency and mean wave direction. It is also assumed that the wave spectrum is narrow-banded in terms of both frequency and direction. Transformation of root-mean-squared wave height is derived from the conservation of energy flux for individual wave components. Energy dissipation is considered due to both wave breaking and the dynamics response of muddy seabed. The model is applied to waves on the muddy beach at Hangzhou Bay, and the numerical results obtained are shown to be acceptably accurate as comparing with available field data.     

波浪形态及方向分布对港域波浪传播的影响

航道开挖会对波浪的传播产生显著影响,使港内波浪及泊稳条件发生变化。依托物理模型试验结果,验证了MIKE21中BW数值模型的合理性,证实二者结果吻合良好,随后利用该模型对比分析了在规则波、单向不规则波以及多向不规则波作用下,港域波浪扰动系数的分布规律及区别。结果表明：小角度入射波浪下,单向不规则波与规则波在航道迎浪面边坡发生的波能聚集现象明显强于多向不规则波;多向不规则波的方向分布对波浪在航道中的传播产生影响,波浪方向分布范围越窄,航道的折射效应及能量汇聚过程也越明显,航道边坡上的扰动系数也越大。因此在实际工程的航道设计中,应该考虑到不同形态波浪及多向波方向分布在航道传播过程中的差异,尤其在某些涌浪作用较强、波浪能量分布较为集中的港域,以单向不规则波甚至是规则波作为入射波浪将更加合理安全。     

基于CIP法的波物相互作用强非线性数值模拟

极端波浪环境作用下,浮体易发生上浪拍击等强非线性现象,这一问题也是波浪与浮体相互作用研究的难点之一。该文基于高阶CIP(Constrained Interpolation Profile)法,采用THINC(Tangent of Hyperbola for Interface Capturing)数值技术精确捕捉自由液面,建立了二维多相流强非线性数值水槽模型。通过模拟线性波和孤立波的生成、传播过程,对该模型的收敛性、稳定性及造波性能进行了全面的验证与分析。利用该数值模型模拟和分析了极端波浪对浮体的强非线性作用。     

波浪驱动下箱式浮体运动响应及受力的数值研究

为揭示波浪驱动下箱式浮体运动响应及受波浪力的影响机制,采用Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)方法对不同Keulegan-Carpenter(KC)数工况下单个浮体的运动响应及所受波浪力、不同浮体间距δ工况下2个浮体的运动响应进行了系统研究.结果表明:KC数越大,单个浮体的运动响应越...     

EXPERIMENTAL RESEARCHES AND COMPARATIVE STUDIES ON SEAKEEPING FOR A LARGE CONTAINER SHIP

An experiment is carried out to investigate the effects of wave direction and rolling motion on deck wetness nnd on the relative motion for a large last container ship. The experimental results of regular waves and irregular waves are presented. It is concluded from this experiment that, evidently the wave directions and rolling motion have a considerable influence on the relative motion at midship.     

无反射不规则波造波机系统的研究

水槽不规则波的波浪试验中，造波机和建筑物之间波浪的多次反射是影响试验精度的重要方面，本文给出了水槽中不规则波造波机无反射造波的方法，提出了不规则波代表频率的确定方法，长时间造波试验研究结果表明，该文提出的方法是有效的。