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若海洋离岸工程结构物浮力小时,可借助于浮筒来实现拖航。在波浪载荷下研究结构物和浮筒之间的相互作用力,是有实际意义的.本文是以海上石油开采导管架的拖航为例,进行了模型拖航试验。给出了结构物和浮筒之间相互作用力的测试方法和设备,利用船模试验池(简称船池)的规则波,求出在定航速下波浪参数和相互作用力之间的关系曲线.最后,本文对试验结果进行了讨论。 相似文献
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基于非线性模型的畸形波模拟及其时频能量谱研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用VOF(volume offluid)方法实现了畸形波的数值模拟.将数值结果与线性理论(方程(5))计算结果进行了对比,发现数值模拟结果更能够反映非线性特征.使用小波分析方法研究了畸形波的时频能量谱,发现形成畸形波的过程中存在很强的波浪非线性相互作用,使得波浪的能量向高频端转化.变水深地形可以加强波浪的非线性相互作用.使得转化到高频端的能量更多,产生畸形程度更大的畸形波. 相似文献
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畸形波作用下JIP Spar平台波浪力分析 总被引：2，自引：1，他引：1
利用时域高阶边界元法研究畸形波、系泊系统与浮式结构物耦合作用问题,运用四阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,采用非线性有限元法模拟系泊缆索的各种受力及缆索的弹性变形。以Longuet Hinggins模型为基础,调整组成波的初相位,在很短的波列中得到满足畸形波定义的波形。分析了聚焦位置、初始相位、谱峰周期、谱宽以及水流参数等对系泊JIP Spar平台缆绳力和波浪荷载的影响。将入射波浪的聚焦点分别设置在平台的迎浪侧和背浪侧,分析缆绳力和波浪荷载聚焦峰值,模拟结果发现其最大值产生在聚焦点为迎浪侧的情况。当聚焦点在迎浪侧时,缆绳力和波浪荷载聚焦峰值随着初相位的增加而减小,随着谱宽的增加而减小,而随着谱峰周期的增加而增加。 相似文献
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非线性波的计算及其应用 总被引：1，自引：0，他引：1
本文在L.W.Schwartz的关于定常二维非线性波算法基础上,提供了适用于有限水深的五阶非线性波的简化算法。该算法可以方便地用于海洋结构物波浪载荷的计算,具有工程上可以接受的精度。当前,海洋结构物波浪载荷的计算,仅限于线性波理论,有时是不能满足工程需要的。许多非线性波的算法占用计算机内存大,耗费机时多,作为海洋结构物波浪载荷计算的子程序,应用上不方便。本文的研究工作旨在简化非线性波的计算,尽可能的压缩关于波动海面下流场计算的计算机子程序的规模。 相似文献
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为高效准确地对完全非线性波浪与二维固定结构物的相互作用进行模拟分析,建立了二维完全非线性时域耦合模型。耦合模型将计算域划分为靠近结构物的内域和远离结构物的外域,每个区域均采用满足完全非线性自由水面边界条件的波浪模型进行求解。在内域使用Laplace方程描述流体运动并采用高阶边界元法（BEM）对其进行求解;而在没有结构物的外域,波浪运动的控制方程为Irrotational Green-Naghdi（IGN）方程并采用有限元法（FEM）对其进行求解。内域和外域通过一段重叠区域进行耦合,从而实现模型间变量的传递。首先利用耦合模型分别对规则波的传播、直墙前立波的生成以及相关物理模型试验进行模拟,数值结果与精确解和试验结果的良好吻合验证了耦合模型耦合方式的合理性以及处理非线性问题的准确性;然后使用耦合模型模拟分析了波浪与固定结构物间的相互作用,并将结果与线性解析解以及完全非线性BEM模型的结果进行了对比分析,进一步证明了耦合模型的正确性与高效性。 相似文献
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由于沿海区域的限制以及愈加严重的环境污染,渔业养殖正从近海走向深远海。深远海海域的海况更加恶劣,给养殖装备的设计与性能评估带来新的挑战。为解决该问题,对极端波浪与养殖装备网衣结构的相互作用开展研究。基于waves2Foam建立数值波浪水池,极端波浪模拟采用基于NewWave理论的聚焦波模型,网衣结构模拟采用多孔介质模型,并通过与Morison模型计算的网衣受力等效分析,获得多孔介质模拟网衣结构阻力系数的直接估计方法。然后将多孔介质模型嵌入waves2Foam中,开展聚焦波与网衣结构相互作用的数值模拟,同时开展水槽试验,验证数值模拟的准确性。基于数值模拟结果,系统地分析了不同网衣密实度及不同波浪参数下网衣结构的升阻力特性以及网衣结构对波浪场的扰动规律。研究表明：聚焦波波峰幅值和网衣密实度对网衣结构的升阻力影响较大,且升力峰值出现在阻力为0的时刻;网衣结构对聚焦波的时空演化特性有影响,改变了聚焦波波形。 相似文献
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极限波浪载荷是导致海上结构物疲劳失效的主要载荷之一。固定在海洋基础结构物上的直立开孔墙对减小波浪载荷具有一定的效果。基于不可压缩黏性流体流动理论和N-S方程,采用VOF与Level-set相结合追踪自由表面的方法,首先建立数值波浪水槽,然后对开孔墙本身的开孔率和开孔墙与直立墙之间的相对距离,在降低反射系数和波浪力两个方面进行分析。研究结果表明,开孔墙可以明显降低作用在结构物上的波浪力,开孔墙本身的开孔率和与直立墙的相对距离会对其产生明显影响;不同波浪参数下会存在一个最佳的开孔率,但是不同波浪参数时最佳开孔率会略有不同;当开孔墙和直立墙的相对距离在0.2到0.3之间时,开孔墙的消波减载效果最佳。研究结果可为海洋工程相关设计提供一定的参考。 相似文献
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超大型浮式结构物是一种新型海上结构,浮体结构的不同构型对水动力性能有着较大的影响,而合理可靠地预报波浪载荷是保证海洋结构物设计合理和安全运营的基本前提。基于设计波法,采用莫里森公式和势流理论相结合的方法,对纵向浮筒和横向浮筒两种不同构型的超大型浮式结构物进行水动力分析和波浪载荷长期预报并进行对比分析。研究结果表明:横向浮筒超大型浮体纵荡运动相应幅值比纵向浮筒超大型浮体小很多;纵向扭转为纵向浮筒和横向浮筒超大型浮体最危险工况,其次是垂向弯矩工况;且横向浮筒超大型浮体的垂向弯矩也是较危险的工况。分析结果可为超大型海上浮式结构物的结构设计提供相关合理可靠的理论依据。 相似文献
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Until now, most researches into the rogue-wave-structure interaction have relied on experimental measurement and numerical simulation. Owing to the complexity of the physical mechanism of rogue waves, theoretical study on the wave-structure issue still makes little progress. In this paper, the rogue wave flow around a vertical cylinder is analytically studied within the scope of the potential theory. The rogue wave is modeled by the Gauss envelope, which is one particular case of the well-known focusing theory. The formulae of the wave-induced horizontal force and bending moment are proposed. For the convenience of engineering application, the derived formulae are simplified appropriately, and verified against numerical results. In addition, the influence of wave parameters, such as the energy focusing degree and the wave focusing position, is thoroughly investigated. 相似文献
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半潜平台的波浪爬升与气隙响应是设计过程中的重要考量因素。为探究随机波浪场中畸形波对半潜平台波浪爬升及气隙响应的影响,将含畸形波的随机波浪试验与一般随机波浪试验结果进行了对比研究分析。对模型试验测得的运动以及监测点处的波浪爬升及气隙进行频谱分析以及极值统计分析。研究发现,纵荡和纵摇的极大值主要受畸形波的影响而显著增大,纵荡、垂荡以及纵摇响应谱几乎不受单个畸形波影响;波浪爬升与气隙的极大值受到畸形波的影响而增大,同时,畸形波对气隙响应谱造成极大影响,增强了波浪爬升与气隙响应的非线性性。 相似文献
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基于拟层流风波生成机制的海浪谱模型 总被引：1，自引：0，他引：1
海浪谱的能量可以视为由具有不同相速度的谐波携带的能量所组成。基于对风波形成、发展过程的认识,认为各组成谐波的能量由谐波自平均风摄取而来,由此根据拟层流模型推导出谐波能量密度的计算公式,建立以等效风速和峰值频率等为基本参数的海浪谱模型——随机Fourier函数模型,并给出了确定谐波频率、波长、相速度、振幅以及等效风速等模型参数的原则和计算方法。在59个实测样本谱基础上,采用随机建模方法确定模型参数的取值及其概率分布。结果表明,海浪谱模型可以很好地预测谱能,所计算的物理谱与实测谱均值吻合良好。 相似文献
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Numerical Study of Two-Dimensional Focusing Waves 总被引：6，自引：3，他引：3
Two-dimensional focusing waves are generated and investigated by numerical method. The numerical model is developed by introducing the wave maker boundary on the high-order spectral （HOS） method proposed by Dommermuth and Yue in 1987 and verified by theoretical and experimental data. Some cases of focusing waves considering different parameters such as assumed focusing amplitudes, frequency bandwidth, central frequency and frequency spectrum are generated. Characteristics of the focusing wave including surface elevations, the maximum crest, shift of focusing points and frequency spectra are discussed. The results show that the focusing wave characteristics are strongly affected by focusing amplitudes, frequency bandwidth, central frequency and frequency spectrum. 相似文献
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Efficient Focusing Models for Generation of Freak Waves 总被引：2，自引：0，他引：2
Four focusing models for generation of freak waves are presented. An extreme wave focusing model is presented on the basis of the enhanced High-Order Spectral (HOS) method and the importance of the nonlinear wave-wave interaction is evaluated by comparison of the calculated results with experimental and theoretical data. Based on the modification of the Longuet-Higgins model, four wave models for generation of freak waves (a. extreme wave model + random wave model; b. extreme wave model + regular wave model... 相似文献
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Yao Guoquan Ma Zhixiong Ding Bingcan Senior Engineer River Harbor Department Nanjing Hydraulic Research Institute Nanjing Assistant Engineer River Harbor Department Nanjing Hydraulic Research Institute Nanjing 《中国海洋工程》1991,(3)
- This paper presents a calculation method for the diffraction of both regular waves and irregular waves of the single directional frequency spectrum behind a single jetty with a theoretical analysis, which has been confirmed through the model experiments, derives a method of computing the diffracted irregular waves behind the single jetty with the theoretical analysis on the basis of computation of the field data and gives the formulas and the figures of the computation of wave diffractions behind the vertical wall or mound single jetties. 相似文献
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Hong Guangwen Feng Weibing Professor Hohai University Nanjing
Master of Science Hohai University Nanjing 《中国海洋工程》1993,(3)
According to the theoretical solutions for the nonlinear three-dimensional gravity surface waves and their interactions with vertical wall previously proposed by the lead author, in this paper an exact second-order random model of the unified wave motion process for nonlinear irregular waves and their interactions with vertical wall in uniform current is formulated, the corresponding theoretical nonlinear spectrum is derived, and the digital simulation model suitable to the use of the FFT (Fast Fourier Tansform) algorithm is also given. Simulations of wave surface, wave pressure, total wave pressure and its moment are performed. The probability properties and statistical characteristics of these realizations are tested, which include the verifications of normality for linear process and of non-normality for nonlinear process; the consistances of the theoretical spectra with simulated ones; the probability properties of apparent characterstics, such as amplitudes, periods, and extremes (maximum and minimum, positive and negative extremes). The statistical analysis and comparisons demonstrate that the proposed theoretical and computing models are realistic and effective, the estimated spectra are in good agreement with the theoretical ones, and the probability properties of the simulated waves are similar to those of the sea waves. At the same time, the simulating computation can be completed rapidly and easily. 相似文献
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为研究波浪聚焦特性,分析极端波浪的产生机理,采用非静压模型通过数值模拟的方法对波浪聚焦的影响因素进行了详细研究。本文采用SWASH非静压波浪模型,模型垂向均匀分三层以保证足够的色散精度以及非线性精度来高效准确的模拟波浪在变化地形上的传播。研究发现在最大波浪未发生破碎时,波浪在半圆形凸起斜坡浅滩上传播,波浪聚焦是波高增大的最主要原因。初始kR(波数与浅滩半径乘积)值对波浪在该地形上的聚焦特性有着重要影响。初始kR越大,最大波高位置距聚焦地形坡脚的距离越远。当kR在1.4π~4.05π之间时,随着kR的减小,最大相对波高先增大后减小,当kR=2.45π时,最大相对波高达到极大值,可达2.48倍初始波高。 相似文献