斜坡平台波浪破碎数值模拟     

王红川  刘华帅  杨氾 《海洋工程》2020,38(4):54-60

波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。  相似文献   

柔性水囊潜堤消波特性的溃坝水槽试验研究     

陈本毅  赵西增  刘竹琴  周琪坤  卞婧 《海洋工程》2020,38(5):71-79

柔性水囊潜堤由橡胶制成，内部充水，具有结构简单、造价低廉等优点，能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性，在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究，重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性，并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较；同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明：柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪；与半圆柱刚性潜堤相比，柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势；内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素，适当降低内部初始水压，有利于增强柔性潜堤的变形程度，进而增加波能耗散，可获得更好的消波效果；而增加浸没深度即潜深，会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低，消波效果减弱。  相似文献   

防浪建筑物影响下珊瑚礁海岸波浪传播变形试验     

贾美军  姚宇  陈松贵  郭辉群 《海洋工程》2020,38(6):53-59,123

通过测试一系列不规则波工况研究了防浪建筑物存在下珊瑚礁海岸附近短波、低频长波和增水的变化规律，并对比了防浪建筑物的不同位置情况。分析结果表明：波浪在沿礁传播过程中，短波波高沿礁坪持续衰减，低频长波波高沿礁坪逐渐增大，波浪增水则沿礁坪基本保持不变；海岸附近短波随着防浪建筑物与礁缘距离的变大而减小，低频长波则在防浪建筑物处于礁坪后部时达到最大，防浪建筑物位置的变化对于礁坪波浪增水的影响可以忽略。通过理论分析证明了珊瑚礁地形上低频长波是由于群波破碎造成的破碎点移动而产生的；当特定波况作用于特定位置的防浪建筑物时，低频长波在礁坪上会发生一阶共振效应导致其能量在海岸附近达到最大值。  相似文献   

泥水平衡盾构用海水泥浆的改性试验研究     

杨振兴  陈健  孙振川  游永锋  周建军  吕乾乾 《岩土力学》2020,41(2):501-508

由于海水中富集大量可溶性盐类及各种金属离子成分，利用海水配置的海水泥浆具有相对密度大、胶体率低、稳定性差、失水量高等特点，不能满足泥水平衡盾构施工要求。为实现对海水泥浆改性以达到利用海水泥浆维持开挖面稳定，降低穿江越海盾构施工成本，选用CMC（羧甲基纤维素钠）、纤维素PAC（聚阴离子纤维素）、聚丙烯酸铵等8种添加剂进行海水泥浆性质变化试验，优选出对海水泥浆改性明显的添加剂，并分析优选添加剂掺入量和时间对海水泥浆性质的影响规律。同时，基于优选的添加剂CMC，利用泥膜形成试验平台进行改性海水泥浆地层渗透试验。研究表明：不同添加剂对海水泥浆性质变化差异较大，增黏剂PAC、CMC对海水泥浆的改性效果稍好，24 h离析出现浑浊层、混合层、絮凝沉淀层。海水泥浆对地层渗透的滤水量大于改性海水泥浆，泥皮也稍厚，但呈稀疏状态。可以推测，添加剂中和部分海水成分，呈絮凝沉淀，多余添加剂表现出对淡水泥浆的增稠作用。  相似文献   

青藏高原东北缘瑞利面波成像：射线理论与程函方程结果的比较     

郝识杰  黄周传  王良书  徐鸣洁  米宁  于大勇 《高校地质学报》2020,26(6):712-720

青藏高原东北缘是青藏高原隆升的前缘地带，其构造变形特征一直是研究的热点。前人在该区域进行过面波成像研究，但不同结果存在较明显的差异，可能与不同成像方法的分辨率有关，此次研究分别使用基于射线的方法和基于程函方程的方法进行了瑞利波相速度成像。笔者对比了20 s、30 s和60 s的成像结果，两种方法的结果表现出相似的速度特征。总体的速度特征与研究区域的主要构造单元分布相吻合，青藏高原东北缘表现出低速异常，鄂尔多斯块体表现出高速异常。在银川河套地堑，基于程函方程的成像在20 s和30 s得到更明显的低速异常，低速异常体的分布与地堑的轮廓吻合更好，说明基于程函方程的方法对数据利用更充分。  相似文献   

An interpretation of wave refraction and its influence on foreshore sediment distribution     

Joevivek Vincent Jayaraj  Chandrasekar Nainarpandian  Jayangondaperumal Ramakrishnan  Thakur Vikram Chandr  Shree Purniema Krishnan 《海洋学报(英文版)》2019,38(5):151-160

To analyze the grain size and depositional environment of the foreshore sediments, a study was undertaken on wave refraction along the wide sandy beaches of central Tamil Nadu coast. The nearshore waves approach the coast at 45° during the northeast(NE) monsoon, at 135° during the southwest(SW) monsoon and at 90° during the non-monsoon or fair-weather period with a predominant wave period of 8 and 10 s. A computer based wave refraction pattern is constructed to evaluate the trajectories of shoreward propagating waves along the coast in different seasons. The convergent wave rays during NE monsoon, leads to high energy wave condition which conveys a continuous erosion at foreshore region while divergent and inept condition of rays during the SW and non-monsoon, leads to moderate and less energy waves that clearly demarcates the rebuilt beach sediments through littoral sediment transport. The role of wave refraction in foreshore deposits was understood by grain size and depositional environment analysis. The presence of fine grains with the mixed population, during the NE monsoon reveals that the high energy wave condition and sediments were derived from beach and river environment. Conversely, the presence of medium grains with uniform population, during SW and non-monsoon attested less turbulence and sediments were derived from prolong propagation of onshore-offshore wave process.These upshots are apparently correlated with the in situ beach condition. On the whole, from this study it is understood that beaches underwent erosion during the NE monsoon and restored its original condition during the SW and non-monsoon seasons that exposed the stability of the beach and nearshore condition.  相似文献   

Obtaining the distribution of quiescent periods directly from the power spectral densities of Sea waves     

《Applied Ocean Research》2019

There is a growing practical interest in the ability to increase the sea states at which marine operations can be safely undertaken by exploiting the quiescent periods that are well known to exist under a wide range of sea conditions. While the actual prediction of quiescent periods at sea for the control of operations is a deterministic process, the long term planning of future maritime tasks that rely on these quiescent periods is a statistical process involving the anticipated quiescence properties of the forecasted sea conditions in the geographical region of interest. It is in principle possible to obtain such data in tabular form either large scale simulation or from field data. However, such simulations are computationally intensive and libraries of appropriate field data are not common. Thus, it is clearly attractive to develop techniques that exploit standard wave spectral models for describing the quiescence statistics directly from such spectra. The present study focuses upon such techniques and is a first step towards the production of a computationally low-cost quiescence prediction tool and compares its efficacy against simulations. Two significant properties emerge for a large class of wave spectral models that encompasses the ubiquitous Neumann and Pierson Moskowitz or Bretschneider forms. Firstly, the auto-correlation function of the wave profile that are required to produce the quiescence property can be obtained analytically in terms of standard special functions. This considerably reduces the computational cost making desktop computer-based planning tools a reality. Secondly, for each class of these parametric spectra, the probability of a given number of consecutive wave heights (normalised to the significant wave heights) less than some critical value is in fact independent of absolute wave height. Thus, for a broad class of practically interesting wave spectra all that is required to obtain the statistical distribution of the quiescent periods is simple rescaling.  相似文献   

SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪模拟研究     

时莹  梁书秀  孙昭晨 《海洋工程》2018,36(6):116-123

基于浅水斜坡地形的物理模型试验数据,考察SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪的模拟效果,进而检验其浅水项的模拟精度。模拟中采用直接输入初始测点的实测海浪谱进行造波,重点考察浅水中三波相互作用和变浅破碎两个源项,对不同工况下,SWAN模式在水深条件变化下的有效波高、谱平均周期、海浪谱演化的模拟能力进行研究。研究表明:模拟的有效波高较符合实测波浪的增长和衰减,但谱平均周期计算值明显偏小;海浪谱的能量转移机制同实测有较大区别,频谱模拟结果出现高频高估、低频低估现象。对两个源项进行对比分析得出三波相互作用对海浪谱的能量转换影响远大于变浅破碎耗散。想要提高近岸区谱平均周期和海浪谱的模拟精度则SWAN模型中三波非线性项的计算精确度仍需更多研究和改进。  相似文献   

开孔率对明基床上开孔沉箱波浪反射系数影响的数值研究     

蔡郁  孙大鹏  赵沛泓  吴浩 《海洋工程》2018,36(5):30-37

开孔率是开孔沉箱波浪反射系数的重要影响因素,迄今为止关于开孔沉箱的物模试验研究成果(包括《防波堤设计与施工规范》)中,开孔率μ通常以线性关系反映在开孔沉箱波浪反射系数的计算关系式中,适用范围为0.2~0.4。但当μ0.2或μ0.4时,开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响规律尚需进一步的研究探讨。现借助二维数值波浪水槽,在扩大了的开孔率取值范围内,模拟不规则波与可渗明基床上开孔沉箱的相互作用。结果表明:在0.2≤μ≤0.4的范围内,用线性关系描述开孔率μ对波浪反射系数Kr的影响是合适的;在μ0.4时,数模值和物模试验拟合的经验关系式的趋势是一致的;在μ0.2时,开孔沉箱反射系数K_r随开孔率μ的减小而增大,用物模试验拟合的经验关系式及《防波堤设计与施工规范》中计算公式的线性关系来描述开孔率μ对反射系数K_r的影响是不恰当的。研究成果对开孔沉箱消浪机理的深入认识和开孔沉箱结构的优化设计具有重要意义。  相似文献   

圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究     

任兴月  陶军  彭伟 《海洋工程》2018,36(4):78-87

为了研究斜向入射波浪,基于三维不可压缩两相流模型,开发了一套圆形数值波浪水池数值模型。在圆形波浪水池中,通过源项造波法成功生成了任意入射方向的波浪,并且利用人工摩擦项模拟阻尼区以数值耗散反射波浪。模型基于嵌入式多块网格体系,采用FVM法(finite volume method)离散Navier-Stokes方程,VOF法(volume of fluid)追踪自由水面。试验结果表明,斜向入射波浪的模拟结果与理论值基本一致,圆形波浪水池在模拟斜向入射波浪时,有效区域的面积较传统波浪水池显著增大,而且有效区域受波浪入射角度的影响也较小。同时,通过叠加多列斜向入射波浪,模拟出了多向交叉波列,并通过与理论结果对比,发现其具有较高的精度。  相似文献