波浪作用

摘要： 在风浪较大的河口地区,堤坝采用聚氨酯碎石护坡。通过理论研究、现场监测和物理模型试验等方式,分析聚氨酯碎石护坡的结构稳定性、波浪力分布和消浪效果。结果表明:1)在有效波高为2.0~3.0 m的波浪作用下,边坡12、厚20~30 cm的聚氨酯碎石护坡是稳定的;2)聚氨酯碎石护坡能有效降低波浪爬高,设计中糙渗系数取0.80~0.85;3)最大波压强不小于0.5ρgH(海水密度、重力加速度与波高的乘积)。

摘要： 深水大跨桥梁在地震作用时同样受到波浪力作用,研究地震、波浪联合作用下桥梁动力响应具有重要意义。通过ANSYS建立一个连续大跨刚构桥的整桥模型,地震波采用天津波与El Centro波,利用辐射波浪理论计算地震作用下内域水动水压力、利用基于频率降低率的附加质量比法计算外域水地震动水压力,利用绕射波浪理论计算波浪力,对比仅地震作用、仅波浪作用、两者联合作用三种工况下桥梁动力响应结果。结果表明,水体存在会增大结构地震动力响应,且增幅与地震波特性、水深、有无内域水等有关;波浪以不同波长所得波浪力施加时结构动力响应不同,影响程度较仅地震作用时小;波浪的存在会影响结构地震动力响应,应合理考虑地震与波浪的关系。

摘要： 为揭示地震和波浪荷载联合作用对大跨度跨海桥梁的影响,以某大跨度跨海斜拉桥为背景,对其动力响应进行研究。采用ANSYS软件建立桥梁空间有限元模型,选取斯托克斯(Stokes)二阶波理论,利用CFD模块模拟波浪荷载作用,基于特克斯特拉(Turkstra)组合规则考虑地震和波浪荷载的联合作用,分析在地震和波浪分别作用和联合作用下桥梁结构的横向位移。结果表明:通过比较不同波高下的桥塔塔顶与主梁主跨跨中横向位移相对差值,发现随波浪荷载的增加,主梁主跨跨中横向位移增幅比较显著;地震和波浪联合作用时桥梁结构的动力响应并不是两者单独作用时桥梁动力响应的简单代数叠加,波浪荷载的存在改变了桥梁动力响应的峰值大小以及出现峰值的时刻;地震和波浪联合作用比波浪单独作用时桥梁结构动力响应明显增大,在跨海桥梁设计时,建议考虑地震和波浪荷载联合作用对结构的影响。

摘要： 利用自主研发的机载波浪模拟装置、采用摇板造波方式开展离心模型试验,对波浪作用下软黏土海床的动力响应问题进行研究。通过预试验确定最佳吸波参数,作为模型试验中降低边界效应的依据,对比海床表面实测波压力和理论值,验证该装置模拟海洋波浪的有效性。在离心加速度20g下进行离心模型试验,采用3次波浪加载测试软黏土海床在多次波浪作用和间歇期内的动力响应,观测海床内部孔压和强度以及海床表面的位移。研究结果表明:在循环波浪作用下,在软黏土海床1.4 m深以内,超静孔压达到初始竖向有效应力,该范围内土体强度大幅下降且随波浪产生流态化振荡;波浪导致的超静孔压在间歇期内(对应原型波浪15 d)无法完成消散;经多次波浪作用及重固结循环后,海床抵抗波致孔压累积的能力和不排水抗剪强度均明显提升。

摘要： 针对跨海桥梁桥塔结构波浪作用动力模型试验研究方法,通过分析水中结构动力模型试验相似原理,提出了桥塔结构动力模型试验的相似方法与模型设计方法.基于此,设计制作了一大型跨海斜拉桥桥塔结构的动力模型,并利用该试验模型进行了结构动力特性试验和波浪作用动力响应试验.动力特性试验结果表明:试验测得的结构主要自振频率与原型结构设计自振频率相接近,试验模型结构能较好地模拟原型结构自振特性.波浪作用下模型结构的基底受力和运动响应与原型结构相应的数值计算结果大致吻合.试验结果验证了提出的模型试验相似方法与模型设计方法的可行性,对跨海桥梁结构的水弹性模型试验研究具有应用和借鉴意义.

摘要： 选取本地物种芦苇和入侵物种互花米草为研究对象,利用波浪装置对生长期的植物进行波浪处理后对其形态特征,根、茎、叶的拉力、弯曲特性进行研究,以探讨湿地植物对波浪作用的生物力学响应.结果表明,芦苇、互花米草经波浪处理后的茎直径均显著高于对照组(P=0.008,P=0.03);互花米草总体呈现拉力或者弯曲载荷高于芦苇的现象(如茎秆),但应力(根系)或静曲强度(茎秆)却要低于芦苇,即对应了互花米草比芦苇茎秆更粗壮的现象,但芦苇自身的强度会更强,其木质素和纤维素的结构成分显示出显著高于互花米草的现象(P＜0.001,P＜0.001).总体来看,通过短时间的波浪模拟,植株在形态特征上发生了显著的变化,而植物自身的生物力学特性与形态、结构成分都息息相关.研究结果对于评价芦苇和互花米草在应对海浪影响的潜力、从植物生物力学角度探究滨海湿地的保护和修复都提供了一定的参考.

摘要： 水下悬浮隧道(SFT)是一种新型跨海交通通道型式.文章采用CFD方法研究悬浮隧道管体-锚索耦合系统在波浪作用下的动力响应特征,并分析浸没深度、浮重比(BWR)、系泊角度(IMA)、锚索刚度、锚索系统布置形式、锚索系统预张力分配及波浪参数等对悬浮隧道水动力特性的影响.结果表明,管体运动响应随浸没深度的增加而减小,随波高和IMA的增大而增大;BWR及锚索垂向刚度存在满足结构稳定性要求的合理取值区间;锚索系统预张力分配不是影响SFT水动力特性的关键因素;应避免无垂向锚索的布置形式及特定波浪周期下耦合系统的共振现象.

摘要： 海床土层在波浪的循环荷载作用下会逐渐累积孔压,降低土层的稳定性,并威胁海上工程.为了研究孔隙水压力的累积机制,本文提出离散元孔隙密度流方法,并改进研发离散元分析软件Mat-DEM,实现了海床沉积物孔压的累积过程模拟.基于现场试验装置及土体力学参数建立离散元模型,通过对比试验和数值模拟结果发现:对海床沉积物施加波浪荷载后,表层土体中产生较高孔压,并逐渐向深层传递;在循环波浪荷载作用下,土颗粒间孔压累积范围逐渐增加;当孔压累积时间足够长时,土层中孔压收敛于所施加最大荷载与最小荷载的平均值,此时若孔压达到初始有效应力,土体将发生液化,内部土颗粒成为再悬浮沉积物;在周期性波浪荷载作用下,土颗粒液化悬浮后发生移动,浅层颗粒位移量大,土体整体表现为圆弧形移动.

摘要： 海底管道作为海底石油运输工具,在海洋工程中占据重要地位.海洋工程设计中的一个重要环节是波浪作用下海床的稳定性评价.波浪作用下,管道周围海床的液化将直接影响海底管道的稳定性.为了探究各向异性条件下管道周围海床瞬态液化问题,采用有限体积法求解RANS方程及κ-ε湍流模型进行数值造波,Biot多孔弹性方程模拟海床瞬态响应,进而建立了波浪-各向异性海床三维耦合积分数值模型.研究表明:波浪荷载及土体渗透系数对液化深度影响显著,随着波浪高度增加以及周期的增大,海床的液化深度显著增加.海床各向异性条件下饱和度增大,海床液化深度减小,相比于各向同性海床,各向异性海床的液化深度不再单纯地随着渗透系数的减小而增大,在细沙海床中,渗透系数降低,海床的液化深度减小,液化区域逐渐向海床表面发展.

摘要： 为了研究大波幅非线性波浪作用下近水面水平圆柱上波浪力和水动力系数的特征,本文基于黏性流理论和有限体积方法开发了数值波浪水槽模型,分析了入射波波幅和波频率对波浪力特征的影响,提出了可以考虑圆柱完全暴露于空气情况的改进Morison方程,通过大量的数据拟合得到了水动力系数,并给出了参考值.研究发现,圆柱上波浪力随波幅和频率增大逐渐增大,而由于浮力占重要比例,正垂向力受波频率的影响并不显著;所得惯性力系数和速度力系数最大值相比淹没圆柱在线性波浪作用下的水动力系数较大.

摘要： 多潜体结构在海洋工程中广泛存在,波浪经过潜体结构会与其产生复杂的非线性相互作用,波浪的反射和透射(尤其是高阶分量的透射)的变化情况可能影响周边海域航行条件及诱发水体共振等问题.基于势流理论,本文采用域内源造波技术的时域高阶边界元方法建立了研究非线性波浪作用的二维数值波浪水槽模型.模型中运用两点法分离得到潜体前后各组成波浪的形态.通过数值试验,,研究得到波浪反射系数和透射系数随潜体空间位置的相应变化规律.研究发现:波浪反射系数和无量纲化的高阶谐波波幅随水平淹没圆柱间距以约0.5倍波长为重现距离作周期性振荡变化.

摘要： 波流相互作用是一种十分普遍的自然现象,本文采用高阶边界元方法对波浪、水流与结构物相互作用问题进行了理论研究和数值模拟,该方法基于小流速下速度势和格函数摄动展开,采用积分方程,改进积分中某些柯西主值积分的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高.对水流和波浪共同作用下某四柱结构的波浪爬高进行了详细的数值模拟研究,对水流参数的引入和单纯波浪结构物相互作用模拟结果的影响进行了对比.

摘要： 波流相互作用是一种十分普遍的自然现象,本文采用高阶边界元方法对波浪、水流与结构物相互作用问题进行了理论研究和数值模拟,该方法基于小流速下速度势和格函数摄动展开,采用积分方程,改进积分中某些柯西主值积分的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高.对水流和波浪共同作用下某四柱结构的波浪爬高进行了详细的数值模拟研究,对水流参数的引入和单纯波浪结构物相互作用模拟结果的影响进行了对比.

摘要： 波流相互作用是一种十分普遍的自然现象,本文采用高阶边界元方法对波浪、水流与结构物相互作用问题进行了理论研究和数值模拟,该方法基于小流速下速度势和格函数摄动展开,采用积分方程,改进积分中某些柯西主值积分的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高.对水流和波浪共同作用下某四柱结构的波浪爬高进行了详细的数值模拟研究,对水流参数的引入和单纯波浪结构物相互作用模拟结果的影响进行了对比.

摘要： 波流相互作用是一种十分普遍的自然现象,本文采用高阶边界元方法对波浪、水流与结构物相互作用问题进行了理论研究和数值模拟,该方法基于小流速下速度势和格函数摄动展开,采用积分方程,改进积分中某些柯西主值积分的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高.对水流和波浪共同作用下某四柱结构的波浪爬高进行了详细的数值模拟研究,对水流参数的引入和单纯波浪结构物相互作用模拟结果的影响进行了对比.

摘要： 波流相互作用是一种十分普遍的自然现象,本文采用高阶边界元方法对波浪、水流与结构物相互作用问题进行了理论研究和数值模拟,该方法基于小流速下速度势和格函数摄动展开,采用积分方程,改进积分中某些柯西主值积分的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高.对水流和波浪共同作用下某四柱结构的波浪爬高进行了详细的数值模拟研究,对水流参数的引入和单纯波浪结构物相互作用模拟结果的影响进行了对比.

摘要： 受陆地面积等多种因素的限制,近年来人们开始将目光转向海洋,海上浮式风机得到了快速发展,同时也得到了许多学者、研究机构和政府的关注并对其进行了相关的研究.经过多年的研究发现,浮式风机在海上运行时受波浪和风的联合作用,将会产生六自由度运动,浮式风机的运动不仅影响风机的发电效率,同时也对浮式风机结构的可靠性产生影响.因此,浮式风机运动响应的研究对于提高风机的发电效率和结构的可靠性具有重要意义.本文使用商业CFD软件STAR-CCM+来模拟浮式风机在波浪下的运动.首先对浮式基础进行了自由衰减分析,从而确定浮式基础各个运动的固有周期,然后研究了浮式风机在波浪下的运动响应及其推力和功率随时间的变化.浮式风机在波浪下运动响应的研究,不仅对于提高风机的发电效率和结构的可靠性具有重要意义,同时还可用于指导浮式风机的相关设计.

摘要： 受陆地面积等多种因素的限制,近年来人们开始将目光转向海洋,海上浮式风机得到了快速发展,同时也得到了许多学者、研究机构和政府的关注并对其进行了相关的研究.经过多年的研究发现,浮式风机在海上运行时受波浪和风的联合作用,将会产生六自由度运动,浮式风机的运动不仅影响风机的发电效率,同时也对浮式风机结构的可靠性产生影响.因此,浮式风机运动响应的研究对于提高风机的发电效率和结构的可靠性具有重要意义.本文使用商业CFD软件STAR-CCM+来模拟浮式风机在波浪下的运动.首先对浮式基础进行了自由衰减分析,从而确定浮式基础各个运动的固有周期,然后研究了浮式风机在波浪下的运动响应及其推力和功率随时间的变化.浮式风机在波浪下运动响应的研究,不仅对于提高风机的发电效率和结构的可靠性具有重要意义,同时还可用于指导浮式风机的相关设计.

摘要： 一种波浪发生器系统(1)，包括连续且细长的屏障(4)，该屏障具有面向配备有第一暗礁(12)的第一水体(2)的正面(4a)和面向配备有第二暗礁(15)的第二水体(3)的背面(4b)。屏障(4)能以蛇形移动的方式沿整个长度(L)移动，并且正面(4a)和背面(4b)将水从水体(2，3)推向相应的暗礁(12，15)以在第一水体(2)和在第二水体(3)中形成波浪。

摘要： 本发明涉及一种波浪发电单元、波浪发电装置及波浪发电机组。本发明的波浪发电单元包括能够在波浪的推动下随波浪摆动的漂浮体，漂浮体上设有至少一个发电机构，发电机构包括相对转动装配在漂浮体上的摆杆，摆杆的下端固连有重物，摆杆的上端铰接连接有传动件，发电机构还包括发电机和铰接连接在漂浮体上的摆动件，传动件与摆动件导向移动配合以使漂浮体相对于摆杆摆动时摆杆能够将摆杆的摆动转化为传动件相对于摆动件的直线运动，并驱动发电机工作发电，这样就能够利用波浪能进行发电，该装置结构简单，能量转化效率高、利于推广应用。

摘要： 本发明涉及一种波浪发电机组及波浪发电单元、波浪发电装置。波浪发电机组和波浪发电装置均设有波浪发电单元，波浪发电单元的漂浮体上设有用于与拉线或者相应的架体铰接连接的连接结构，以使漂浮体与拉线或者相应的架体铰接连接后漂浮体能够在波浪的推动下沿其铰接轴摆动，漂浮体上设有至少一个发电机构，发电机构包括转动装配在漂浮体上的摆杆，摆杆连有重物，摆杆的上端设有弧形段，还包括安装在所述漂浮体上的旋转发电机，旋转发电机的转轴与所述弧形段传动配合以使漂浮体摆动时旋转发电机能够沿弧形段往复运动并带动旋转发电机的转子转动发电，这样就能够将波浪能转化为电能，该波浪发电单元结构简单，转化效率高，成本较低。

摘要： 本发明涉及一种波浪发电机组及波浪发电单元、波浪发电装置。波浪发电机组和波浪发电装置均设有波浪发电单元，波浪发电单元的漂浮体上设有用于与拉线或者相应的架体铰接连接的连接结构，以使漂浮体与拉线或者相应的架体铰接连接后漂浮体能够在波浪的推动下沿其铰接轴摆动，漂浮体上设有至少一个发电机构，发电机构包括转动装配在漂浮体上的摆杆，摆杆连有重物，摆杆的上端设有弧形段，还包括安装在所述漂浮体上的旋转发电机，旋转发电机的转轴与所述弧形段传动配合以使漂浮体摆动时旋转发电机能够沿弧形段往复运动并带动旋转发电机的转子转动发电，这样就能够将波浪能转化为电能，该波浪发电单元结构简单，转化效率高，成本较低。

摘要： 本发明涉及波浪发电领域，尤其涉及一种波浪发电机组、波浪发电装置及其波浪发电模块。其中，波浪发电模块包括漂浮体，与漂浮体相对固定设置有直线导轨，直线导轨上导向安装有配重块，在漂浮体受到波浪的冲击而摆动时，配重块能够在惯性作用下沿直线导轨来回移动，直线导轨的至少一端设置有发电单元，发电单元包括发电机，配重块上连接有传动件，传动件与发电机的输入端传动连接，在漂浮体受波浪冲击时配重块沿轨道直线移动，传动件直线动作并传递给发电机动力进行发电。本发明的波浪发电模块的配重块与传动件直接连接，这样由波浪传递给配重块的动能能够更多的转化为电能，提高了能量转化的效率，降低了维护和使用成本。

摘要： 一种波浪发生器系统(1)，包括连续且细长的屏障(4)，该屏障具有面向配备有第一暗礁(12)的第一水体(2)的正面(4a)和面向配备有第二暗礁(15)的第二水体(3)的背面(4b)。屏障(4)能以蛇形移动的方式沿整个长度(L)移动，并且正面(4a)和背面(4b)将水从水体(2，3)推向相应的暗礁(12，15)以在第一水体(2)和在第二水体(3)中形成波浪。

摘要： 本实用新型涉及一种波浪发电单元、波浪发电装置及波浪发电机组。波浪发电单元包括漂浮体，漂浮体内铰接连接有摆杆，摆杆的下端连接有重物，上端通过传动机构连接有发电机，在漂浮体受到波浪冲击而摆动时，重物在自身惯性的作用下与漂浮体发生相对摆动，传动机构将摆杆输出的动力传递给发电机并进行发电，漂浮体内固定设有与重物的摆动轨迹相对应而在重物摆动过程中提供支撑的支撑轨道。重物在相对于漂浮体的惯性摆动过程中能够被支撑轨道所支撑，这样摆杆不再承受或不完全承受重物的重力，消除了摆杆折断的隐患，提高了发电单元的使用寿命，降低了维护成本。

摘要： 本实用新型涉及波浪发电领域，尤其涉及波浪发电机组、波浪发电装置及其波浪发电模块。其中，波浪发电模块包括漂浮体，与漂浮体相对固定设置有直线导轨，直线导轨上导向安装有配重块，在漂浮体受到波浪的冲击而摆动时，配重块能够在惯性作用下沿直线导轨来回移动，直线导轨的至少一端设置有发电单元，发电单元包括发电机，配重块上连接有传动件，传动件与发电机的输入端传动连接，在漂浮体受波浪冲击时配重块沿轨道直线移动，传动件直线动作并传递给发电机动力进行发电。本实用新型的波浪发电模块的配重块与传动件直接连接，这样由波浪传递给配重块的动能能够更多的转化为电能，提高了能量转化的效率，降低了维护和使用成本。

摘要： 本发明提供一种基于波浪液面时程监测数据的波浪作用估计方法，该技术发明的主要目的是为了克服传统的波浪作用估计方法，通过对已有的液面监测数据对波浪作用在结构物上的波浪作用进行估计。该方法不需要直接知道原始波浪的相关特性，利用实测得到柱体结构物表面测量点处的液面时程信息，进而通过待定系数矩阵C的求解方程：C(t)＝M‑1J(t)，将待定系数矩阵C(t)带人公式就能够得到t时刻的结构物上的波浪力，从而完成对结构物上的波浪力的估计和监测。该方法可以根据t时刻和t时刻之前的数据做出对于t时刻的结构物上所受到的波浪力估计，因此该方法可以达到实时监测的效果。

摘要： 本发明提供一种基于波浪液面时程监测数据的波浪作用估计方法，该技术发明的主要目的是为了克服传统的波浪作用估计方法，通过对已有的液面监测数据对波浪作用在结构物上的波浪作用进行估计。该方法不需要直接知道原始波浪的相关特性，利用实测得到柱体结构物表面测量点处的液面时程信息，进而通过待定系数矩阵C的求解方程：C(t)＝M‑1J(t)，将待定系数矩阵C(t)带人公式就能够得到t时刻的结构物上的波浪力，从而完成对结构物上的波浪力的估计和监测。该方法可以根据t时刻和t时刻之前的数据做出对于t时刻的结构物上所受到的波浪力估计，因此该方法可以达到实时监测的效果。