波浪力

摘要： 系泊是航运业最常见的操作,将显著地改变波浪场特征。靠泊安全是海事任务中的一项基本要求,针对具体的码头通过耦合浮体运动得到系泊系统运动响应和缆索张力是实现这一要求的关键一步。本文以国外某大型绿洲级邮轮码头为例,论证风浪流作用下的系泊缆绳受力和船对护舷的撞击力,进而根据不同的环境条件和作业要求,对其归纳整理,给出允许系泊的条件,以期能在其他研究人员应用这些方法时为其提供参考,为后续类似邮轮码头的建设提供借鉴和启示。

摘要： 双排圆筒防波堤是一种新型透空式防波结构,具有结构形式简单、利于水体交换、生态环境友好等优势,适用于软土地基海域的后方防护。双排圆筒防波堤利用前排桩、后排桩和后排挡浪板形成复杂的波浪掩护作用。为了研究该新型防波堤结构的消波性能,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM,建立基于有限体积法和VOF模型的三维数值波浪水槽,开展了不同布置情况工况下的数值模拟。模拟结果表明,双排圆筒的消波性能受到前后排间距、前排圆筒间距等布置参数影响,模拟工况双排圆筒消波率在34%~50%。

摘要： 随着社会的进步,传统计算手段已不能满足设计需求,需要寻找新的软件来辅助设计。本文利用Flow3D软件对港口设计算例中重力式码头所受波浪力和力矩进行了模拟,并与理论计算结果进行对比,发现静水面以上二者基本重合,静水面以下,模拟值要稍小于算例值,这是由于理论计算中采用的简化方法,只计算了几个关键点,然后进行连线,而在软件中,波浪力是呈非线性分布的,因此会有差别,但结果总体令人满意。今后需通过大量项目进行验证总结,目前可作为一种新的手段对设计进行验证。

摘要： 依据椭圆余弦波一阶绕射理论,推导了浅水波对不同圆心角双层外圆弧透空薄壁内接圆柱绕射的波场解析解。通过对该结构的最大波浪力与最大波面实算,揭示了椭圆余弦波绕射的作用规律。结果表明:外层圆弧透空薄壁将大幅度减弱浅水波对内接圆柱的作用。波浪与海况条件、双外层薄壁和内圆柱的各类几何条件以及结构的透空系数等因素对椭圆余弦波作用均存在一定的影响。在一定浅水条件下,采用浅水波理论计算的最大波浪作用大于Airy微幅波理论对应结果;结构的实际最大波浪力将随着浅水波特征参数的增大而增大。

摘要： 跨海大桥桥墩基础施工若采用双壁钢围堰,则在其外壁进行开孔可有效减小波浪力,有利于降低钢围堰的制作造价和提高基础施工的安全性。以某跨海大桥基础施工采用的双壁圆形钢吊箱围堰为研究对象,引入波浪力折减系数K_(d)对消波效果进行评价,采用数值方法着重分析波浪参数和围堰自身结构设计参数对消波效果的影响规律。结果表明:K_(d)随波陡增大呈先快后缓的增大趋势,波陡超过0.032后,消波效果基本不再变化;随着相对水深的增大,K_(d)呈先减小后增大并趋缓的规律,在相对水深d/L约为0.455时取得最小值;K_(d)随开孔率的增大呈线性减小,开孔率越大,消波效果越好。随着双壁间距s的增大,K_(d)总体上呈减小趋势,且减小速率先快后慢;双壁间距较小时,开孔的消波作用较弱。开孔率和双壁间距两种因素间存在耦合作用,两者越大,其耦合作用也越强。围堰设计中可适当增大开孔率并选取合适的双壁间距以得到最佳消波效果。

摘要： 根据某深水桥梁小尺度圆柱形群桩基础施工现场的实测数据,建立承台-群桩-岩土层三维有限元模型,选取线性波理论和Morison方程计算由通航船只引发的波浪力,并在有限元软件中进行加载分析,得到了承台的水平位移时程曲线,在与监测数据对比验证了模型建立合理的基础上,分析了水中自由段桩身的桩端轴力与桩端剪力的变化规律、桩身弯矩的分布规律,及桩身变形特征。结果表明:在波浪力作用下,垂直于波浪传播方向的两排桩,其各项内力指标中,仅桩顶剪力相差较大,工程中需要对承台与桩基的连接予以重视;尽管不同排桩存在波浪的相位差,但各基桩的变形基本保持一致,主要表现为侧弯并沿波浪传播方向作周期性摆动。

摘要： 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剧烈,所受波浪力越大。随着δ的增加,上游浮体(浮体I)的纵向位移逐渐接近于单个浮体工况,垂向运动以及俯仰转动受δ的影响较小;下游浮体(浮体Ⅱ)的纵向位移呈现明显的增加趋势,俯仰转动有逐渐减弱趋势,而垂向运动受δ的影响较小。

摘要： 挡墙是斜坡式护岸的重要组成部分,用来减少波浪对后方回填陆域的影响。作为挡墙稳定性的决定因素,波浪力的计算一直是实际工程中研究和探讨的热点。以东南亚某大型人工岛工程斜坡式护岸为例,分析国际规范Coastal Engineering Manual和The Rock Manual提出的3种被广泛应用的挡墙波浪力计算方法,以及最新研究的采用越浪量计算挡墙波浪力的方法,对比这4种方法的计算结果、特点和适用范围,并对比分析本工程二维模型试验结果和以上4种方法的计算结果。结果表明,Pedersen公式与实测结果一致性较好,可供类似工程参考。

摘要： 墩柱式透空码头在波浪作用下的结构受力较复杂,对于矩形沉箱墩,国内现行的港口工程规范只解析了波浪正向和45°斜向作用下单个沉箱所受水平总力,并无墩群中波浪力衰减规律的计算方法,已有研究也少见相关成果。以茂名某重力墩式散货码头工程为例,通过开展三维物理模型试验,研究波浪作用下矩形沉箱墩周围的波高分布及沿程衰减规律、代表性沉箱墩所受水平、侧向和浮托总力及倾覆力矩沿程衰减规律。结果表明:本工程首先受到波浪作用的5个沉箱墩范围内波高衰减幅度最大;不同沉箱所受波浪力的沿程衰减幅度,呈现出与波高沿程衰减一致的规律;规范中的圆柱形墩的群墩系数计算方法不适用于矩形沉箱墩群结构。

摘要： 基于FLOW-3D软件,采用推板造波及孔隙消波相结合的方法构建三维数值波浪水池,研究直立堤在波向与迎浪面小角度(≤15°)变化时所受波浪力。数值模拟结果表明:1)墙面测点波浪力在各堤面坡度及各测点之间随波向的变化趋势大体相似,在90°波向时有最大值。2)同一堤面坡度下墙底各测点之间波浪力随波向的变化趋势不尽相同,同时堤面坡度的存在会影响其变化趋势。3)波浪力在墙面上的分布,无论是在何种堤面坡度或任一波向作用下都基本相同。4)墙底波浪力近似梯形分布。5)在大多数波向下,墙面及墙底测点波浪力的最大值出现于堤面具有一定坡度时。

摘要： 在海岸和近海工程中,桩基基础应用十分广泛,例如高桩码头、海上风机、海上钻井平台等.而在波浪荷载中,卷破波对桩将产生较大的作用力.本研究以小直径单桩为研究对象,通过一系列试验,在二维水槽中采用色散聚焦的方法生成卷破波,研究了不同成长阶段卷破波对小直径单桩波浪力的影响.试验中,为保障各个阶段卷破波均来自同一卷破波,在波浪传播方向上对垂直单桩进行小距离平移,并保持入射波不变.试验结果表明,不同成长阶段卷破波对小直径单桩波浪力有较大影响,同时其受力历时曲线与波浪特征有着紧密的联系.

摘要： 针对结构物上的波浪力计算,本文提出了一种无须采集任何结构波压力或结构响应,仅通过实测波面数据即可快速获取结构所受波浪力的便捷方法.该方法在波浪谱分析的基础上,通过傅里叶变换将实测波面数据分解成不同振幅、不同周期和不同相位的简谐余弦波,再利用线性波理论计算出各个组成波水质点的速度和加速度,并采用线性叠加法得到水质点总速度和总加速度,最后利用Morison方程计算结构物上的波浪荷载.最后,本文给出了具体算例,并通过与USFOS分析软件计算的波浪力结果进行对比,表明本文方法具有较好的计算精度.

摘要： 本研究基于弱压缩的光滑粒子流体动力学方法(δ-Smooth Particle Hydrodynamics,δ-SPH),建立数值波浪水槽,研究规则波作用下淹没式双层水平板防波堤的水动力特性.通过与已有物理模型试验数据对比,验证数值波浪水槽计算结果的合理性.通过数值算例分析,研究水平板宽度对水平板所受波浪力的影响规律,结果表明:上层水平板所受波浪力大于下层水平板所受波浪力;双层水平板防波堤所受向上总力和向下总力的最大值分别出现在水平板相对宽度(板宽/波长)0.25和0.31左右.本研究数值分析有助于进一步理解双层水平板防波堤的水动力特性,研究结果可为工程设计提供参考.

摘要： 开孔单层板防波堤是一种新型透空防波堤结构形式,板式防波堤受到波浪作用时,迎浪侧和背浪侧均受到较大的垂向冲击荷载,对防波堤的整体稳定和结构安全构成威胁.现有水平板上的波浪力计算方法大多基于势流理论,无法对结构上的波浪破碎等强非线性荷载进行模拟.本文基于Navier-Stokes(N-S)方程、k-ε湍流模型和流体体积法的三维数值模型,对波浪与开孔单层板板型结构之间的相互作用进行模拟.首先分析了开孔单层板防波堤的消浪效果,并与实体水平板结果进行对比.通过分析开孔板周围流场特征,探讨开孔板的消浪机理,进一步分析了板上垂向波浪总力特征.

摘要： 为了研究无航速浮驳在波浪中的水动力特性,以及水深对其波浪力和幅值响应算子的影响,根据势流理论和波浪辐射、衍射理论,分析了无航速浮驳的水动力系数,进而利用AQWA求解了浮驳的波浪力和幅值响应算子,得到了不同水深及遭遇浪向条件下,浮驳各自由度波浪力及幅值响应算子随波浪圆频率的变化曲线.计算结果表明,随着水深的增大,纵荡与纵摇波浪力均减小,而垂荡波浪力增大,与此同时,纵荡、横荡和艏摇RAOs均减小,纵摇和横摇峰值频率增大.

摘要： 本文提出了一种弱非线性时域响应分析方法，并以NREL提出的OC3-Hywind spar平台为对象进行了研究。该方法基于间接时域法，与常用的线性方法不同之处在于在入射力和恢复力的求解过程中考虑瞬时湿表面的影响。通过数值计算结果之间的对比，本文验证了自行开发的频域计算程序、线性时域计算程序、弱非线性时域计算程序的可靠性。由于考虑了非线性入射力和恢复力的作用，浮体运动对波浪力产生影响，所得到的波浪力反过来对浮体运动产生影响，两者相互藕合，使浮体运动呈现出非线性特性。计算结果表明弱非线性方法得到的RAO更大，浮体运动平均位置不再位于静平衡位置，运动谱分析结果有非线性扰动存在。计算结果表明，弱非线性方法拥有较高的效率，由于考虑了瞬时湿表面的影响，其计算结果比线性方法更为合理。

摘要： 针对国际海事组织(IMO)正在制定的船舶第二代完整稳性衡准中的纯稳性丧失直接评估衡准,本文提出采用纵荡-横荡-横摇-首摇4自由度运动耦合的数学模型进行纯稳性丧失直接评估.该方法中纵荡方程采用耐波性数学方程并考虑了横荡和首摇运动在纵荡运动方向的影响;横荡方程采用MMG操纵性运动方程并考虑时域波浪力;首摇方程采用MMG操纵性运动方程并考虑了时域波浪力矩;横摇方程采用MMG操纵性运动方程并考虑了时域波浪力矩和波浪中复原力臂变化.在横荡、首摇、横摇方程中不仅仅考虑了静水中操纵力/力矩,还考虑了波浪粒子速度和船体前进速度耦合导致的水动力升力/力矩.本文构建的数学模型为纯稳性丧失直接稳性评估衡准的应用奠定了基础.

摘要： 本文进行了平板式结构受孤立波和规则波作用的水槽试验,通过4个三分力天平组成了波浪力测量系统,测量了结构物在孤立波和规则波作用下的垂荡力和纵摇力矩,给出了平板式结构物在孤立波和规则波作用下的受力历时曲线了;并考虑了水深和地形的影响,比较了平底地形和斜坡地形下两种水深条件模型受力随着波高和波长的变化规律.

摘要： 海洋立管是浮式生产系统中重要而薄弱的环节，一旦立管发生破坏，就会使油气泄漏，因此海洋立管的动态响应分析非常重要。本文从波浪、平台、海流三方面考虑其对立管的影响,认为波浪对立管的作用主要是波浪力，对波浪力一般使用Morison公式，并结合适当的波浪理论进行求解，如线性波理论、斯托克斯波理论全盘等。海流对立管的影响主要是其产生的涡激振动，其次是海流对波浪力的影响。平台对立管的影响较为复杂，包括平台的纵荡、横荡和垂荡运动，一般将其作为边界条件进行考虑。在实际工作条件下，管内有流动着的液体，因此立管的动力响应还必须考虑管内流体对立管的作用。目前的研究一般只考虑其中的一个或几个因素，建议将所有的因素综合进行分析。

摘要： 本文对OC4项目的一种半潜式浮式风机系统进行了不同程度的动力耦合分析.首先忽略平台运动对风机气动性能的影响,将风机载荷简化为定常的推力作用于平台;然后,本文将风机叶片简化为致动线模型,并结合到两相流CFD求解器naoeFOAM-SJTU中,进行了风机-平台-锚链的耦合动力分析.该耦合分析模型考虑到了平台运动对风机气动性能的影响,以及风机和锚链载荷对平台运动响应的影响.最后,本文对比了两种不同简化程度的方法的差别.结果显示:气动载荷对平台的纵荡和纵摇影响较大,而平台运动也使气动载荷产生较大的波动.耦合分析模型还捕捉到了简化模型不能捕捉到的平台横荡和首摇运动.

摘要： 本发明公开了一种波浪作用下圆柱阵列中j柱对k柱激振力影响的计算方法，采用以下公式：式中：Fx(j→k)表示第j柱的存在对第k柱产生的x方向激振力；由等式定义；表示未知系数，可由下式求得：

摘要： 本发明属于多浮体海洋结构物的运动响应预报技术领域，具体涉及一种双浮体平台波浪激励力及运动响应预报方法。本发明构建了一种新的格林函数，该函数引入了波浪调节因子，增加了函数对波浪的敏感性，提高了算法的精度。本发明将新的格林函数应用于边界积分方程，通过对边界积分方程的离散处理，并与快速多极子技术结合，形成了一种新的快速多极子边界元方法，从而改进了势流问题中海洋结构物的应用范围，提高了计算效率。与传统的边界元方法相比，本发明对波浪较为敏感，且计算精度高、速度快，能够高效精确的计算多浮体海上结构物的水动力系数，在大型海洋结构物的水动力计算方面具有较大的优势。

摘要： 本发明公开的属于能量回收利用领域，具体为一种利用浮体对海面波浪进行集中取力的取力设备，包括装置外壳，所述装置外壳内安装有第一取力机构、第二取力机构和集中连接组件，所述第一取力机构上连接有配重块，所述装置外壳内部底端固定连接有蓄电池，所述装置外壳内部顶端固定连接有伺服电机，所述装置外壳的顶端面上安装固定有太阳能光伏板，所述装置外壳的顶端面上焊接固定有连接弹簧，解决了现有的海面波浪取力设备在工作过程中，大多都是单点投放，且取力方式较为单一，不能够将多个取力设备进行便捷稳定的连接，因此对于波浪能的取力效率较低，实用性较差，同时在遇到恶劣天气时，不能够对自身进行及时有效的防护工作的问题。

摘要： 本发明名称为单项旋转装置传力杠杆半圆形内外齿轮波浪起伏旋转器，涉及机械领域一种往复运动旋转装置，利用海水波浪进行旋转，波浪起伏皆可用能。主要技术方案是在同一轴上并列固定安装6个外围带齿轮单向旋转装置，轴头为传动轴，两个为1组，利用杠杆的一头固定安装为半圆形内外齿轮圈，分别在2个外围齿轮相对面做往复运动，1组空转，另1组带动轴转，往复运动皆可用能，杠杆另外一头安装浮子，由长、中、短杠杆依次并列，当波浪袭来，依次拔动外围齿轮带动轴旋转，形成传递动力使轴朝着一方不停转动，可单独或者组合形成合力使用。主要用途是在利用海水波浪起伏进行旋转，安装在船舶周围、圆形发电堡船、岸边等带动发电或者产生动力。

摘要： 本发明公开的属于能量回收利用领域，一种海洋浮体波浪集中取力方法，具体包括以下几个步骤：S1、取力设备连接：工作人员可通过将连接链条上的限位块推送进装置外壳侧端的限位槽内，此时在卡块顶部倾斜面的导向作用下，利用限位块的推动力能够推动两侧的卡块同时向外运动，直至限位块上的卡槽运动至卡块内，此时两侧的卡块结合相应的复位弹簧能够自动卡合至卡槽内，解决了现有的海面波浪取力设备在工作过程中，大多都是单点投放，且取力方式较为单一，不能够将多个取力设备进行便捷稳定的连接，因此对于波浪能的取力效率较低，实用性较差，同时在遇到恶劣天气时，不能够对自身进行及时有效的防护工作的问题。

摘要： 本发明提供一种用于平板防波堤结构设计的极端波浪力计算方法，利用线性叠加方法将极端波浪离散为多个具有不同幅值的单色波，建立单色波对平板防波堤的理论求解模型，利用理论模型求平板防波堤表面上的波浪作用压强，将压强沿平板防波堤表面积分即可以获得单色波作用下的平板防波堤波浪作用力，将单色波作用力按照波浪幅值谱进行加权叠加即可以建立简单的极端波浪作用力计算方法，该方法完全可以进一步改进从而以实测极端波浪时程作为输入求解波浪作用力。利用该方法可以容易的确定平板防波堤受到的极端波浪所产生的水平、竖向以及倾覆弯矩荷载，从而可以利用该计算结果进行新建防波堤结构设计，确保防波堤的结构安全。

摘要： 一种水下淹没物的波浪力受力计算方法，包括：获取淹没物的尺寸信息、波浪的波浪信息(S101)；根据淹没物的尺寸信息、波浪的波浪信息得到淹没物的波浪力受力修正系数(S102)；根据淹没物的尺寸信息、波浪的波浪信息得到的淹没物受到的初始波浪力(S103)；根据淹没物的波浪力受力修正系数对淹没物受到的初始波浪力进行修正，以得到淹没物受到的最终波浪力(S104)。以上水下淹没物的波浪力受力计算方法，可以有效提升受到的波浪力的计算精度，并且具有计算时间短、计算效率高的优点。还公开了一种水下淹没物的波浪力受力计算系统。

摘要： 本发明涉及一种利用波浪力抑制海洋平台涡激运动的装置，包括弹性气囊、开缝管；弹性气囊呈围绕平台立柱整圈的封闭型结构，内部充满气体，具有自动恢复原状的功能；开缝管上端与弹性气囊连通，下端伸入水下；开缝管的侧面水下部分开有狭缝。本发明利用波浪力产生合成射流，无能耗，并向流场注入了有利干扰，合成射流与主流剪切层强烈耦合，抑制了平台的涡激运动。

摘要： 本发明属于无人艇领域，公开了一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，通过光敏电阻感知太阳光，并能够在环境太阳光的光强高于预设阈值时翻转发电电池板，以便使发电电池板对应太阳光进行光电转换，从而使发电电池板对太阳光的转化效率显著提高，显著延长高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的续航能力，包括艇本体、发电电池板以及控制部，艇本体浮在水面上，控制部包括光敏电阻，光敏电阻设置在艇本体的表面，发电电池板沿竖直方向可摆动地设置在艇本体上，存储器内预设有光强信号阈值，处理程序包括翻转程序，翻转程序用于控制发电电池板进行翻转，当光强信号值大于光强信号阈值时，处理器执行翻转程序。

摘要： 本实用新型公开了一种减小桥梁上部结构波浪力的附属结构，包括安装在T型梁桥一侧的分流罩，T型梁桥的桥面板内沿长度方向均匀设置有若干竖向通孔，且竖向通孔设置在相邻两个T型梁肋之间；分流罩包括连接在T型梁肋下端的第一倾斜面板和连接在T型梁肋上端的第二倾斜面板，第一倾斜面板的上端连接第二倾斜面板的下端。本实用新型中，分流罩对波浪进行分流，将波浪分往桥面板和桥下，以减小波浪对T型梁桥的直接冲击；竖向通孔将T梁腔室内被压缩的空气快速排出，减少下部空气压缩对桥面板带来的冲击力；将锚栓的安装位置与T型梁横隔板对齐，使第一倾斜面板和第二倾斜面板承受的力尽可能多地传递给T型梁横隔板，以减小波浪力对T型梁桥腹板的影响。