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浮式防波堤在港口海岸工程、近海工程、海洋工程和水产养殖等诸多领域有广阔的应用前景。与单浮箱式浮式防波堤相比,多浮箱式浮式防波堤可提高其消浪性能。对双浮箱式浮式防波堤进行了二维波浪物理模型试验,分析了浮箱宽度、前后浮箱连接方式、前后浮箱间距以及浮箱入水深度等因素对浮式防波堤消浪性能的影响。研究结果表明:对于单浮箱式浮式防波堤,试验范围内浮箱宽度增大一倍后消浪效果改善并不相对明显;前后浮箱刚性连接的双浮箱式浮堤的波浪透射系数均小于前后浮箱自由的双浮箱式浮堤和相同浮箱宽度的单浮箱式浮堤,浮堤消浪性能提高;由于前后浮箱相对间距太大时前后浮箱的相互作用减弱,浮堤的波浪反射系数变小,而不同前后浮箱相对间距的波能损耗系数整体上差别较小,双浮箱式浮堤的波浪透射系数整体上随着前后浮箱相对间距D/2B的增大先减小然后变大,在相对间距D/2B为1.0~1.5时双浮箱式浮堤的波浪透射系数相比最小;不同波高和波浪周期下,浮堤的波浪透射系数均随着浮箱相对入水深度的增大而减小。 相似文献
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海上施工栈桥作为一种可以快速装配的施工辅助设施,在跨海大桥建设中得到广泛应用。为研究海上施工栈桥在极端波浪作用下的结构性能,基于波浪增量分析(IWA)理论,提出海上施工栈桥承载性能评估方法。以某在役海上施工栈桥为例,考虑杆件弹塑性和节点局部柔性建立结构非线性分析模型,评估了海上施工栈桥在不同方向极端波浪荷载作用下的结构承载性能及倒塌失效模式。研究表明,随着极端波高逐渐增大,栈桥依次出现首次屈服、塑性铰和倒塌起始三种非线性行为点,结构将依次经历正常使用、可以使用、临近倒塌和倒塌破坏四个承载性能状态;波浪入射方向对于海上施工栈桥的承载性能和倒塌失效模式影响较大;海上施工栈桥的主要薄弱部位位于钢管桩桩底及其与支撑框架下横撑相交的节点处,应在设计中重点关注。 相似文献
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延展式张力腿平台是一种适用于深水油气开采的海洋平台结构。提出一种新型平台由四个立柱和一个环形浮箱连接而成,环形浮箱是由四个箱型梁焊接而成。根据给出的南海海域的海况条件和相应的规范计算结构的环境载荷,运用SESAM软件Deep C模块,考虑风、浪、流等环境荷载的作用和张力腿系统的非线性影响,进行了时域耦合分析,得到了平台的运动位移时程、张力腿系统张力时程和张力极值等。模拟波浪破碎作为冲击载荷,得到张力腿平台在冲击荷载作用下的运动位移时程、张力腿系统的张力时程。研究结果表明:该新型平台具有良好的运动响应,张力筋腱应力满足安全要求;在冲击载荷作用下新型平台的运动响应也满足要求。 相似文献
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海岸湿地是近海地区重要的生态系统,由于潮流、波浪尤其是非连续水流与植被的相互作用,导致该海域的水动力环境复杂多变。本文发展了一个深度平均二维波流耦合数学模型,模拟湿地海域波浪和波生沿岸流的运动特性。水动力模型中植物拖曳力作为源项放入动量方程中,在波浪作用量平衡方程增加波能耗散项用于解释水生植物对波浪产生的阻力作用。在动态耦合模型中,波浪模型为潮流模型提供波浪辐射应力、波高、波浪周期等数据信息,潮流模型为波浪模型提供计算的水位和流速,可以达到双向动态耦合。本文发展的波流耦合模型通过三个实验室试验数据加以验证,计算结果和实验数据吻合较好,在波浪、波生流和植物迭加条件下,所建模型能够有效地模拟波浪、沿岸流等不同现象。 相似文献
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波浪作用下海洋石油井架模态参数识别与承载力评价 总被引：1，自引：0，他引：1
提出基于试验模态参数识别和优化算法修改动力有限元模型的海洋石油井架安全承载能力评价方法.推导基于波浪脉动的试验模态参数识别公式,介绍有限元模型动力修正的一阶优化方法.以海洋随机波浪脉动作为激励,对勘探三号海洋石油井架进行了现场模态试验,识别出前二阶固有频率.以此作为有限元模型修正的基础,应用一阶搜索优化算法,对动力有限元模型进行了修正,结果表明:该修正模型比较准确反映了井架目前的结构状态,能够用于进一步的静、动力分析和安全承载能力评价. 相似文献
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基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。 相似文献
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本文将一个基于扩展到破波带的Boussi nesq方程的二维位相分解波浪变形模块与一个波浪挟沙输运模块相结合来计算二维输沙率 ,建立了两个水动力模块来计算流及湍粘性的垂向变化 ,以及波浪悬沙浓度和悬沙输沙率。在几种情况下对该模型进行了验证 ,并做了精度分析。Elfrink等 (1 996)给出了三维模型的描述 ,即一个无界海滩位相平均的波浪模块和一个波浪挟沙输运模块的合成。需要一个波浪理论来计算波要素。Rakha等 (1 997)所描述的模型则代表一个可位相分解的海岸剖面模型 ,即由一个一维 (1D)Boussinesq模块和一个垂向一维(1DV)波浪水动力及… 相似文献
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《Coastal Engineering》2006,53(10):799-815
Using the volume of fluid (VOF) method, a numerical model is developed to estimate the nonlinear dynamics of a pontoon type moored submerged breakwater under wave action and the forces acting on the mooring lines, for both the vertical and inclined mooring alignments. The model is developed for a two-dimensional wave field in a vertical plane. The finite displacements of the breakwater such as sway, heave and roll in a very small time step are considered and the numerical grid cells intersected by the breakwater surfaces for changing its position due to wave action are treated using the concept of porous body model. Also, two-dimensional experimental studies are carried out to investigate the performance of the proposed model. The comparison of the computed and measured results reveals that the developed numerical model can reproduce well the dynamics of the floating body and the mooring line forces. 相似文献
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波浪作用下方箱-水平板浮式防波堤时域水动力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在线性化势流理论范围内求解方箱-水平板浮式防波堤的波浪绕射和辐射问题,从时域角度分析了浮式防波堤的水动力特性.采用格林函数法将速度势定解问题的控制微分方程变换成边界上的积分方程进行数值求解,浮式防波堤的运动方程采用四阶Runge-Kutta方法求解.对不同层数水平板的浮式防波堤的波浪透射系数、运动响应和锚链受力进行了计算分析,结果表明方箱相对宽度对方箱-水平板浮式防波堤的波浪透射作用有重要的影响,透射系数随着方箱相对宽度的增加而减小.对于方箱加二层水平板的浮式防波堤,在本研究的计算条件下,当方箱相对宽度从0.110增加至0.295时,透射系数从0.88减小至0.30.水平板有利于增加浮式防波堤对波浪的衰减作用,但随着水平板层数从0增加至2,这种波浪衰减作用增加的程度趋弱.方箱-水平板的浮式防波堤的运动量小于单一方箱防波堤的运动量.与此对应,方箱-水平板防波堤的锚链受力小于单一方箱防波堤的锚链受力. 相似文献
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This paper presents the use of a modular raft Wave Energy Converter (WEC)-type attachment at the fore edge of a rectangular Very Large Floating Structure (VLFS) for extracting wave energy while reducing hydroelastic responses of the VLFS under wave action. The proposed modular attachment comprises multiple independent auxiliary pontoons (i.e. modules) that are connected to the fore edge of the VLFS with hinges and linear Power Take-Off (PTO) systems. For the hydroelastic analysis, the auxiliary pontoons and the VLFS are modelled by using the Mindlin plate theory while the linear wave theory is used for modelling the fluid motion. The analysis is performed in the frequency domain using the hybrid Finite Element-Boundary Element (FE-BE) method. Parametric studies are carried out to investigate the effects of pontoon length, PTO damping coefficient, gap between auxiliary pontoons, and incident wave angle on the power capture factor as well as reductions in the hydroelastic responses of the VLFS with the modular attachment. It is found that in oblique waves, the modular attachment comprising multiple narrow pontoons outperforms the corresponding rigid attachment that consists of a single wide pontoon with respect to the power capture factor and the reduction in the deflection of the VLFS. In addition, it is possible to have a considerable gap between pontoons without significantly compromising the effectiveness of the modular attachment. 相似文献
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Experimental Study of A Pile-Restrained Floating Breakwater Constructed of Pontoon and Plates 总被引：3，自引：3，他引：0
A pile-restrained pontoon-plate floating breakwater is proposed in this paper.The laboratory physical-model tests are conducted to investigate the wave-dissipation property and heave-motion response of a model.The influence of the model′s geometric parameters including relative pontoon width,plate width,number of plates and pontoon draft on wave-dissipation performance and heave-motion response are discussed,as well as the correlation between these two factors.The result indicates that wave-dissipation performance of the proposed structure is better than the pontoon structure:its transmission coefficient and heave-motion height are reduced by 0.2 and 0.3,respectively,in comparison with those of the pile-restrained pontoon model at a relative pontoon width of 0.2. 相似文献
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我国南海海域海洋环境条件复杂且海水密度垂直层化现象显著,内孤立波活动频繁,因内孤立波而造成海洋开采平台破坏的案例屡见不鲜。依托水动力计算软件AQWA二次开发功能,采用Kdv方程,借助Fortran语言将深水半潜式平台立柱、浮箱、系泊系统3部分的内孤立波作用力叠加到外力项中,联合求解半潜式平台的6自由度动力响应特性。数值模拟结果表明,在内孤立波作用下,半潜式平台的运动及系泊线张力均受到了显著的影响。在不考虑系泊系统受内孤立波作用时,平台在纵荡和横荡方向上产生较大的漂移运动,最大偏移量较无内孤立波情况下增加了8倍;系泊线最大张力提高了17%,增加了系泊线断裂的风险。在考虑系泊系统受内孤立波作用时,平台的纵荡和横荡运动响应在原响应基础上继续提高15%,但是系泊线张力变化不大。内孤立波不同浪向下的平台纵荡和横荡响应相差也很明显;系泊系统合力在不同方向上的大小决定了平台不同方向上运动的大小。 相似文献
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Floating pontoon breakwaters 总被引：1，自引：0，他引：1
The hydrodynamic properties of a pair of long floating pontoon breakwaters of rectangular section are investigated theoretically. The structures are partially restrained by linear symmetric moorings fore and aft. The fluid motion is idealized as linearized, two-dimensional potential flow. The breakwater motions are assumed to be two-dimensional, in surge, heave and pitch. The solution for the fluid motion is obtained by the boundary integral equation method using an appropriate Green's function. Numerical results are presented that illustrate the effects of the various wave and structural parameters on the efficiency of the breakwaters as barriers to wave action. It is found that the wave reflection properties of the structures depend strongly on their width, draft and spacing and the mooring line stiffnesses, while their excess buoyancy is of lesser importance. 相似文献
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地震与波浪联合作用下海洋平台动力特性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
主要针对地震与波浪联合作用下空间导管架式海洋平台结构的动力响应特性进行研究。以春晓平台结构为例,利用ANSYS程序进行了动力响应的数值计算,分析中考虑了地震设防烈度、风浪条件及场地土类型等因素对结构响应的影响,并与地震单独作用下的结构响应进行了对比。分析结果表明,抗震设防烈度较低、中等及较大风浪条件下对海洋平台结构进行抗震分析时有必要考虑地震与波浪的联合作用。 相似文献
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在深海油气田开发中,干式采油树比湿式采油树具有更多优势。为减小半潜平台的垂荡运动,使其能够采用干式采油树,对一种深吃水且具有大面积下浮箱的新型半潜平台的运动性能进行了探究。基于势流理论,采用频域和时域相结合的分析方法,计算了平台在多种海况下的运动响应,为新型平台的运动分析和设计提供指导。同时,开展了水池模型试验,将计算结果与试验结果相比较,验证了数值模拟结果的准确性。为进一步探究新型平台的运动性能,研究了下浮箱放置深度对平台运动性能的影响,并进行相应的模型试验。研究表明:下浮箱的存在可大幅改善新型干树半潜平台的垂荡运动性能。综合考虑平台运动性能和工程实际应用条件,确定了最合适的下浮箱放置深度值。 相似文献
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A.K. Jain 《Ocean Engineering》1997,24(7):577-592
Among the compliant platforms, the tension leg platform (TLP) is a vertically moored structure with excess buoyancy. The TLP is designed to behave in the same way as any other moored structure in horizontal plane, at the same time inheriting the stiffness of a fixed platform in the vertical plane. Dynamic response analysis of a TLP to deterministic first order wave forces is presented, considering coupling between the degrees-of-freedom surge, sway, heave, roll, pitch and yaw. The analysis considers nonlinearities produced due to changes in cable tension and due to nonlinear hydrodynamic drag forces. The wave forces on the elements of the pontoon structure are calculated using Airy's wave theory and Morison's equation ignoring diffraction effects. The nonlinear equation of motion is solved in the time domain by Newmark's beta integration scheme. The effects of different parameters that influence the response of the TLP are then investigated. 相似文献