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振荡流底层拟序结构运动理论模式

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2014年第3期47卷 267-275页

作者：陈汉宝徐海珏白玉川天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

湍流拟序结构是一种可检测的有序运动,在壁面湍流结构中往往表现出复杂的三维结构.针对对称振荡流(纯振荡流),建立了描述对称振荡流湍流拟序结构的理论模式,并对其特性进行了研究.探讨了振荡流拟序结构能够保持的雷诺数范围、拟序扰动... 详细信息

湍流拟序结构是一种可检测的有序运动,在壁面湍流结构中往往表现出复杂的三维结构.针对对称振荡流(纯振荡流),建立了描述对称振荡流湍流拟序结构的理论模式,并对其特性进行了研究.探讨了振荡流拟序结构能够保持的雷诺数范围、拟序扰动波数范围以及所能激发不稳定拟序波的波数频率范围,分析了振荡流激发的二维扰动波与三维扰动波的相互关系以及拟序波的对称性特征、拟序扰动流速、雷诺应力、附加涡量的时空分布等.结果表明,对称性振荡流拟序结构不仅与通常研究的雷诺数等因素有关,而且与振荡频率有很大的关系.

关键词：振荡流拟序结构稳定性特征

水深有陡变的人工港域内波高分布的数值计算方法

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海洋学报 1998年第1期20卷 130-133页

作者：张福然陈汉宝交通部天津水运工程科学研究所

首次将单源点法应用于水深有陡变的人工港域内波高分布的数值计算，结果与一维理论解符合极好，并与工程实例的物理模型试验结果符合也很好．

关键词：波高分布单元点法陡变水深数值计算人工港域

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波流作用下围油栏油水界面失稳机理分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2018年第7期51卷 691-701页

作者：时洋李绍武张华勤陈汉宝周然天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 交通部天津水运工程科学研究所天津300456

海上溢油对自然资源造成严重的环境损害.围油栏是一种常用收集海上溢油设备.围油栏工作效率因常受到波浪和水流等因素的影响而大大降低,油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.基于特征函数理论,研究了两层流体中表面波模态的波浪与刚... 详细信息

海上溢油对自然资源造成严重的环境损害.围油栏是一种常用收集海上溢油设备.围油栏工作效率因常受到波浪和水流等因素的影响而大大降低,油水界面不稳定是围油栏失效的主要原因.基于特征函数理论,研究了两层流体中表面波模态的波浪与刚性围油栏的相互作用问题.以水流流速、油水密度比值、油层厚度、围油栏吃水深度和波要素等为参数,对波流作用下压力梯度的变化及其对油水界面稳定性的影响进行了系统性分析.研究结果表明:液体压力垂直结构决定了油水界面的稳定性,油水界面处的液体压力梯度才是判断油水界面稳定性的依据.

关键词：溢油围油栏失效油水界面不稳定性临界压力梯度特征函数法

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斜向波与直立式防波堤相互作用研究

斜向波与直立式防波堤相互作用研究

作者：陈汉宝天津大学

学位级别：硕士

在港口水工建筑物布置中，最危险的波浪并不都是正向作用于防波堤的，考虑斜向波的作用更符合实际。通过研究可以找到斜向波作用的有利和不利的诸方面，为准确合理确定防波堤波浪荷载提供依据，使设计更加合理并推广应用到码头和其他水... 详细信息

在港口水工建筑物布置中，最危险的波浪并不都是正向作用于防波堤的，考虑斜向波的作用更符合实际。通过研究可以找到斜向波作用的有利和不利的诸方面，为准确合理确定防波堤波浪荷载提供依据，使设计更加合理并推广应用到码头和其他水工结构中去。本文结合国家“九五”重点科技攻关项目“深水枢纽港建设关键技术及示范工程”中 “深水防波堤建设技术研究”之“斜向波与直立式防波堤相互作用研究”专题的“斜向波与直立式防波堤相互作用的试验研究”成果，得到波态、入射角、单体长度与波浪正向力、浮托力之间的关系。通过其他公式对入射角和单体长度的折减，比较试验成果并得出合理的折减方法。利用波浪数学模型再现防波堤周围的波浪场情况。就规则波与不规则波在试验中的异同进行研究，提出不规则波模拟的合理模式。通过研究表明：采用与建筑物单体长度、波长、入射角有关的参数进行波浪力的折减，经过试验数据表明是有效的，折减方法依据正向波浪力的计算方法，可采用文中提出的对应的公式。我国规范中对波态进行了判断，而随着入射角度的改变，波态也发生变化，正向破碎的，角度大后不一定破碎，此时采用与规范结合的公式有较大差别。经过与其他公式的对比，在试验范围内，各个公式都有其适合的条件，我国规范虽然正向波浪力划分详细，计算方法复杂，但结果与其他公式相差不大，其中对破波波浪力的计算公式是偏于危险的，可以采纳国外的经验，不提供推荐计算方法，而通过试验测定。通过不规则波模拟方法的研究以及不规则波波列的分析，可以看出不规则波中由于波高的随机性，必然带来相同统计概率波高在一定范围内的变动情况，同时其与周期的组合也将在一定范围内变动，在反射现象比较相似的角度范围（22.5o）内，不规则波的最大波浪力大于其对应最大统计概率规则波的波浪力是必然的。随着角度的加大，不规则波的立波效应不如规则波明显，这是因为累积效应不如规则波明显，在出现大波波群时，将出现大于规则波的数值。由于波浪对应周期的变化，不规则波作用时，建筑物底部浮托力将大于规则波作用时的浮托力。数值模拟的结果表明了反射随角度变化的规律性，堤头附近的绕射波将对相邻建筑物产生不利影响。本文不仅给出了斜向波与直立式建筑物的相互作用规律，还提供了与有关算法相衔接的波浪力计算方法，同时就规则波与不规则波进行了对比，成果可为研究、设计计算所采用。

关键词：波浪防波堤作用

基于SPH的新型人工块体TB-CUBE设计优化和水动力特性数值模拟

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工程科学与技术 2023年第5期55卷 181-190页

作者：彭程王昊张华庆陈汉宝赵旭长沙理工大学、水利与环境工程学院、水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,利用基于光滑粒子方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)的DualSPHysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和... 详细信息

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,利用基于光滑粒子方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)的DualSPHysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及波浪变化规律。结果表明:数学模型模拟的爬高和越浪与物理模型试验的实测值误差分别在6%和9%以内,可较好地刻画波浪在人工块体上的演变过程。基于此验证模型,分析不同细部尺寸参数下块体的水动力特性,综合块体爬高、反射系数、越浪、块体孔隙率和材料用量等因素,得到最优消浪效果所对应TB-CUBE块体的球相对半径R1、圆柱相对半径R2与块体边长h的关系。在此基础上,以优化后的TB-CUBE块体为对象,分析其爬高和越浪的过程,揭示出该块体的消浪机理主要为相邻块体之间的圆孔对波浪的爬高和回落均有阻滞作用,且块体内部孔隙可以容纳水体并形成紊流效能,可以相应地减少波浪的爬高。此外,研究斜坡坡度、堤前水深、入射波高和波周期等对波浪爬高的影响,得到TB-CUBE块体爬高随入射波高和波坦的增大而增大,而随坡度的变化呈现单峰曲线的变化趋势。进一步考虑不同波浪破碎形态对波浪爬高的影响,拟合得出TB-CUBE块体的爬高经验公式,公式拟合值与模型计算值相关系数达0.981,能够真实反映该块体的爬高情况,为今后该块体在海岸工程中的实践运用提供科学依据。

关键词：光滑粒子方法新型人工块体 TB-CUBE块体波浪爬高越浪经验公式

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周家垸电站软岩引水隧洞施工支护与地质预报

人民长江 2009年第19期40卷 35-37页

作者：蒋丹平陈汉宝湖北省水利水电勘测设计院湖北武汉430064

在软岩中开挖大跨度长引水隧洞,由于围岩自稳性差,需及时进行初期锚喷支护,缩短围岩应力松弛时间,有效控制围岩变形。为使支护形式经济、合理和有效,在隧洞施工中应根据围岩情况及其动态来选用合适的支护形式及支护参数。对局部断层破... 详细信息

在软岩中开挖大跨度长引水隧洞,由于围岩自稳性差,需及时进行初期锚喷支护,缩短围岩应力松弛时间,有效控制围岩变形。为使支护形式经济、合理和有效,在隧洞施工中应根据围岩情况及其动态来选用合适的支护形式及支护参数。对局部断层破碎带、涌水、煤层等地质缺陷地段应做好地质预报,研究超前支护处理措施。详细介绍了周家垸电站软岩引水隧洞的施工支护与超前地质预报情况。

关键词：软岩大跨度隧洞施工支护地质预报周家垸电站

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风浪与涌浪相互影响的实验

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第12期46卷 1122-1126页

作者：陈汉宝刘海源徐亚男白玉川天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456

大自然的海浪往往是风浪与涌浪混合在一起,为此研究了实验室的风浪水槽中模拟风浪与涌浪的相互影响,用脉动风模拟风浪及风与浪的耦合作用,用造波机产生不规则波模拟周期相对较长的涌浪.通过单独风浪、单独涌浪、先风浪后涌浪和先涌浪后... 详细信息

大自然的海浪往往是风浪与涌浪混合在一起,为此研究了实验室的风浪水槽中模拟风浪与涌浪的相互影响,用脉动风模拟风浪及风与浪的耦合作用,用造波机产生不规则波模拟周期相对较长的涌浪.通过单独风浪、单独涌浪、先风浪后涌浪和先涌浪后风浪4种情况的模拟,从波谱的角度分析风浪与涌浪相互影响的规律.发现影响风能输入的主要因素是波浪是否充分发展,而与波陡、风速、波速等没有直接关系,为风浪对海上建筑物的耦合作用研究提供了依据.

关键词：风浪涌浪相互影响

基于SPH的新型人工块体TB-CUBE设计优化和水动力特性数值模拟研究

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工程科学与技术 2022年

作者：彭程王昊张华庆陈汉宝赵旭交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程研究中心

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性，本文利用基于光滑粒子方法的Dualsphysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究，探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及变化规律。研究... 详细信息

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性，本文利用基于光滑粒子方法的Dualsphysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究，探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及变化规律。研究结果表明：数值计算模型所模拟的爬高和越浪与物理模型试验的实测值误差分别在6%和9%以内，可较好的刻画波浪在人工块体上的演变过程。基于此验证模型，分析不同细部尺寸参数块体的水动力特性，综合块体爬高、反射系数、越浪、块体孔隙率和材料用量等因素，得到最优消浪效果所对应TB-CUBE块体的球相对半径R1、圆柱相对半径R2与块体边长h的关系。此基础上，以优化后的TB-CUBE块体为对象，分析其爬高和越浪的过程，揭示出该块体的消浪机理主要为相邻块体之间的圆孔对波浪的爬高和回落均有阻滞作用，且块体内部孔隙可以容纳水体并形成紊流效能，可以相应地减少波浪的爬高。此外，研究斜坡坡度、堤前水深、入射波高和波周期等对波浪爬高的影响，得到TB-CUBE块体爬高随入射波高和波坦的增大而增大，而随坡度的变化呈现单峰曲线的变化趋势。进一步地，考虑不同波浪破碎形态对波浪爬高的影响，拟合得出TB-CUBE块体的爬高经验公式，公式拟合值与模型计算值相关系数达0.981，能够真实反映该块体的爬高情况，为今后该块体在海岸工程中的实践运用提供科学依据。

关键词： SPH方法新型人工块体 TB-CUBE块体波浪爬高越浪经验公式

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浮式防波堤研究进展

水运工程 2021年第3期 64-69页

作者：栾英妮陈汉宝交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程实验室天津300456

浮式防波堤具有环保、经济和可移动的优点,但可靠性、消浪效果的制约同时存在,大部分研究集中在使其具有更好的消浪性能上。以单体型、双体型、柔性结构、上浮式和其他形式的浮式防波堤为主线总结其研究成果、手段及进展,归纳物理模型... 详细信息

浮式防波堤具有环保、经济和可移动的优点,但可靠性、消浪效果的制约同时存在,大部分研究集中在使其具有更好的消浪性能上。以单体型、双体型、柔性结构、上浮式和其他形式的浮式防波堤为主线总结其研究成果、手段及进展,归纳物理模型和数值模拟的手段研究各种浮式防波堤的水动力特性,并给出实际工程的案例,可为浮式防波堤的进一步研究探索提供指引。

关键词：浮式防波堤研究进展结构水动力