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波流作用下平面网衣水动力特性数值模拟

上海海洋大学学报 2024年第2期33卷 509-519页

作者：李娜李昕施伟柳春光大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学深海工程研究中心辽宁大连116024

针对固定在钢框架上的平面网衣水动力特性进行研究,基于SACS,采用有限元Member单元建立网衣水动力荷载计算模型,利用参考文献中分别使用有限元Truss单元和Beam单元所建立模型的计算结果对该模型进行了验证。通过对比得出,在SACS中所建... 详细信息

针对固定在钢框架上的平面网衣水动力特性进行研究,基于SACS,采用有限元Member单元建立网衣水动力荷载计算模型,利用参考文献中分别使用有限元Truss单元和Beam单元所建立模型的计算结果对该模型进行了验证。通过对比得出,在SACS中所建立的平面网衣数值模型可以较为准确地计算网衣在波流下的水动力,初步证明了在SACS中建立大型钢结构养殖网箱+固定式海上风力机融合结构模型的可行性。进一步采用该数值计算模型对不同波流工况下网衣结构的水动力荷载进行计算,分析不同流速、波高和波周期下网衣受力的分布规律。由计算结果可知,随着海流流速、波高的减小和波周期的增大,网衣受到的水动力荷载呈现出逐渐减小的变化趋势,其中波周期的影响尤为显著,由于该参数的影响使得指定位置节点水动力荷载误差达80%;另外,波流作用下网衣结构受到的水动力荷载,最大受力位于网衣顶端两侧位置,波高对网衣上部受力影响更大。这些结果可为融合结构中网箱部分的设计提供参考。

关键词：平面网衣水动力荷载波流作用有限元法 Morison模型

波流作用下淹没单桩与群桩基础周围海床冲刷试验研究

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海洋工程 2024年第6期42卷 71-82页

作者：付亦鹏朱成浩孙元王仁刚李祺恒武闻禹青岛市勘察测绘研究院山东青岛266033 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 城安工程技术集团有限公司山东青岛266555

海底桩基础在海洋工程中被广泛应用,然而,对于淹没桩基础结构局部冲刷问题的研究较少。基于一系列实验室水槽试验,研究了在波浪和水流共同作用下淹没单桩和群桩基础周围的局部冲刷问题,分析了局部冲深历时特性、影响因素及冲刷坑形态特... 详细信息

海底桩基础在海洋工程中被广泛应用,然而,对于淹没桩基础结构局部冲刷问题的研究较少。基于一系列实验室水槽试验,研究了在波浪和水流共同作用下淹没单桩和群桩基础周围的局部冲刷问题,分析了局部冲深历时特性、影响因素及冲刷坑形态特征。研究结果表明,对于单桩基础,床粗糙度K_(d)的增大削弱了波流工况的差异,当结构比K_(h)在1.00~2.33范围内时,相对时间尺度T_(c)逐渐增大,而当K_(h)>2.33时,T_(c)开始减小。对于群桩基础,群桩的冲刷深度历时特性与单桩相似,但排列的群桩对桩基底部水流的紊动有抑制作用,并且在桩间距系数K_(sp)较小时形成整体冲刷坑,在K_(sp)较大时局部冲刷坑有逐渐分离的趋势;随着K_(h)和K_(sp)的增加,T_(c)增大,但K_(sp)的增加使T_(c)的增长速率减小。提出采用K_(h)、K_(d)、K_(sp)预测平衡冲刷深度的修正方程,可较准确地预测文中试验中波流作用下单桩与群桩基础的平衡冲刷深度。

关键词：波流作用桩基础冲刷坑形态时间尺度平衡冲刷深度

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波流作用下三脚架基础周围海床冲刷试验研究

海洋湖沼通报（中英文） 2024年第3期46卷 1-11页

作者：王仁刚朱成浩孙元刘红军付亦鹏陈达青岛市勘察测绘研究院山东青岛266033 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 城安工程技术集团有限公司山东青岛266555 山东省海洋环境地质工程重点实验室山东青岛266100

海上风电基础在波流作用下会产生局部冲刷,基础悬臂长度增加,严重影响基础的稳定性和安全性。为探究波流共同作用下海上风电三脚架基础的局部冲刷特性,在波流水槽中针对不同安装角度的三脚架基础开展了局部冲刷试验,研究了局部冲深历时... 详细信息

海上风电基础在波流作用下会产生局部冲刷,基础悬臂长度增加,严重影响基础的稳定性和安全性。为探究波流共同作用下海上风电三脚架基础的局部冲刷特性,在波流水槽中针对不同安装角度的三脚架基础开展了局部冲刷试验,研究了局部冲深历时特性、影响因素及冲坑形态特征。研究结果表明,在单独波浪作用时,中心立柱对下游桩起到了一定的掩护作用,减弱了冲刷的发展。在波流共同作用时,波浪提供了底床拖曳力,而水流提供了泥沙运输力,冲刷深度明显增加。当安装角度为30°时,三脚架双桩一侧的阻水效应更大,部分水流被导向单桩一侧,导致冲刷深度增大。随着流速、波高和KC的增大,基础周围冲刷深度逐渐增加。提出了采用KC预测平衡冲刷深度的经验公式,可较准确地预测三脚架基础在波浪作用和波流共同作用下的局部冲刷的平衡冲刷深度。

关键词：波流作用三脚架基础局部冲刷最大冲刷深度平衡冲刷深度

波流作用下海上风机大直径加翼单桩基础局部冲刷试验研究

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海洋工程 2024年第6期42卷 60-70页

作者：李涛王顺意李彪漆文刚中船海装风电有限公司重庆401123 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

随着海上风机的大型化和风电场所在海域水深的增加,海上风机基础需要承受更大的水平荷载和弯矩荷载。加翼单桩能有效提升风机基础承载能力,但侧翼结构对桩基周围局部冲刷的影响目前尚不明确。在波流水槽中开展了大直径加翼单桩动床冲刷... 详细信息

随着海上风机的大型化和风电场所在海域水深的增加,海上风机基础需要承受更大的水平荷载和弯矩荷载。加翼单桩能有效提升风机基础承载能力,但侧翼结构对桩基周围局部冲刷的影响目前尚不明确。在波流水槽中开展了大直径加翼单桩动床冲刷模型试验,研究纯流和波流共同作用下加翼单桩的冲刷特性。试验结果表明:加翼单桩周围局部冲刷特性受到来流强度、方向和类型的显著影响;当水流强度较小时,加翼单桩相较于传统的单桩基础具有较好的冲刷防护效果,防护效率最高可达20.7%;当水流强度较大或波流叠加时,加翼单桩的防护效应可能消失,甚至产生更为严重的冲刷;冲刷坑范围受到加翼单桩与水流方向夹角的影响,加翼单桩最大的冲刷坑宽度能达到单桩的2倍以上。在实际工程中,为了充分发挥加翼单桩的承载能力,应充分考虑局部冲刷的影响;建议将侧翼安装在最大冲刷深度以下的桩身位置,从而达到较好的承载力增强效果。

关键词：加翼单桩局部冲刷冲刷防护波流作用海上风机海上风电风机基础

波流作用下海上风机大直径加翼单桩基础局部冲刷试验研究

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海洋工程 2023年

作者：李涛王顺意李彪漆文刚中船海装风电有限公司中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室中国科学院大学工程科学学院

随着海上风机的大型化和风电场所在海域水深的增加，海上风机基础需要承受更大的水平荷载和弯矩荷载。加翼单桩能有效提升风机基础承载能力，但侧翼结构对桩基周围局部冲刷的影响目前尚不明确。在波流水槽中开展了大直径加翼单桩动床冲... 详细信息

随着海上风机的大型化和风电场所在海域水深的增加，海上风机基础需要承受更大的水平荷载和弯矩荷载。加翼单桩能有效提升风机基础承载能力，但侧翼结构对桩基周围局部冲刷的影响目前尚不明确。在波流水槽中开展了大直径加翼单桩动床冲刷模型试验，研究纯流和波流共同作用下加翼单桩的冲刷特性。试验结果表明：加翼单桩周围局部冲刷特性受到来流强度、方向和类型的显著影响；当水流强度较小时，加翼单桩相较于传统的单桩基础具有较好的冲刷防护效果，防护效率最高可达20.7%；当水流强度较大或波流叠加情况时，加翼单桩的防护效应可能消失，甚至产生更为严重的冲刷；冲刷坑范围受到加翼单桩与水流方向的夹角的影响，加翼单桩最大的冲刷坑宽度能达到单桩的2倍以上。在实际工程中，为了充分发挥加翼单桩的承载能力，应充分考虑局部冲刷的影响；建议将侧翼安装在最大冲刷深度以下的桩身位置，从而达到较好的承载力增强效果。

关键词：加翼单桩局部冲刷冲刷防护波流作用海上风机海上风电风机基础

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波流作用于海底管道上的水动力荷载实验研究

大连理工大学学报 1991年第4期31卷 445-453页

作者：胡玉霞孙绍述邢至庄大连理工大学海洋工程研究所

用自制的拖箱实验装置，对裸置于海底的光滑管和压块管在波流作用下的水动力荷载进行了研究，获得了与波浪作用下的对比资料，并对压块形状及压块间距作了优选，为工程应用提供了有价值的依据。

关键词：海底管道水动力载荷波流作用

波流作用下砂泥复合型海滩砂泥转换带迁移研究

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海洋工程 2024年第4期42卷 119-129页

作者：祝潇梁慧迪陈维时连强浙江海洋大学海洋工程装备学院浙江舟山316022 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 自然资源部海洋空间资源管理技术重点实验室浙江杭州310012

为研究波流耦合作用下复合型海滩砂泥转换带(SMT)的迁移规律,建立了洞头区人工沙滩的多组分泥沙动力地貌概化模型,并采用工程后人工沙滩实测剖面冲淤数据进行了模型验证。通过对比不同水动力条件下沙滩地形变化及沉积物演变,分析了SMT... 详细信息

为研究波流耦合作用下复合型海滩砂泥转换带(SMT)的迁移规律,建立了洞头区人工沙滩的多组分泥沙动力地貌概化模型,并采用工程后人工沙滩实测剖面冲淤数据进行了模型验证。通过对比不同水动力条件下沙滩地形变化及沉积物演变,分析了SMT迁移对各水动力条件的响应。模拟结果表明:人工沙滩在拦沙堤和岬角的掩护下滩面普遍呈淤积态势,湾内岸线稳定。然而由于拦沙堤波影区波浪动力削减,造成沙滩滩面泥化,SMT逐渐向岸移动,砂质滩面面积缩小约40%。SMT与潮汐、波浪关系密切,在潮波比值小于25时,SMT相对高程取决于潮汐和波浪的共同作用,与潮差呈正比、与波高呈反比。而在潮波比值大于25时,波浪作用几乎可以忽略,SMT高程取决于平均高潮位。此外,当波浪垂直于岸线时,沙滩泥化程度最低,SMT均匀分布在沙滩-潮滩交界面附近,随着水体含沙量(体积分数)的增加,波浪暴露区域SMT逐渐向岸迁移。

关键词：沙滩泥化砂泥转换带波流作用砂泥复合型海滩人工沙滩

波流作用下淹没单桩与群桩基础周围海床冲刷试验研究

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海洋工程 2024年

作者：付亦鹏朱成浩孙元王仁刚李祺恒武闻禹青岛市勘察测绘研究院中国海洋大学环境科学与工程学院城安工程技术集团有限公司

海底桩基础在海洋工程中被广泛应用，然而，对于淹没桩基础结构的局部冲刷问题相关研究较少。本文基于一系列实验室水槽试验，研究了在波浪和水流共同作用下淹没单桩和群桩基础周围的局部冲刷问题，分析了局部冲深历时特性、影响因素及... 详细信息

海底桩基础在海洋工程中被广泛应用，然而，对于淹没桩基础结构的局部冲刷问题相关研究较少。本文基于一系列实验室水槽试验，研究了在波浪和水流共同作用下淹没单桩和群桩基础周围的局部冲刷问题，分析了局部冲深历时特性、影响因素及冲刷坑形态特征。研究结果表明，对于单桩基础，床粗糙度(Kd)的增大削弱了波流工况的差异，当结构比(Kh)在1.00～2.33范围内，相对时间尺度(Tc)逐渐增大，而当Kh>2.33时，Tc开始减小。对于群桩基础，群桩的冲刷深度时间演变与单桩相似，但群桩的排列对桩基底部水流的紊动有抑制作用，并且在桩间距系数(Ksp)较小时形成整体冲刷坑，在Ksp较大时局部冲刷坑有逐渐分离的趋势；随着Kh和Ksp的增加，Tc增大，但Ksp的增加使Tc的增长速率减小。提出采用Kh、Kd、Ksp预测平衡冲刷深度的修正方程，可较准确地预测本文试验中波流作用下单桩与群桩基础的平衡冲刷深度。

关键词：波流作用桩基础冲刷坑形态时间尺度平衡冲刷深度

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波流作用下复合型海滩砂泥转换带迁移研究

海洋工程 2023年

作者：祝潇梁慧迪陈维时连强浙江海洋大学海洋工程装备学院自然资源部第二海洋研究所自然资源部海洋空间资源管理技术重点实验室

为研究波流耦合作用下复合型海滩砂泥转换带（SMT）的迁移规律，建立了洞头区人工沙滩的多组分泥沙动力地貌概化模型，并采用工程后人工沙滩实测剖面冲淤数据进行了模型验证。通过对比不同水动力条件下沙滩地形变化及沉积物演变，分析了... 详细信息

为研究波流耦合作用下复合型海滩砂泥转换带（SMT）的迁移规律，建立了洞头区人工沙滩的多组分泥沙动力地貌概化模型，并采用工程后人工沙滩实测剖面冲淤数据进行了模型验证。通过对比不同水动力条件下沙滩地形变化及沉积物演变，分析了SMT迁移对各水动力条件的响应。模拟结果表明：人工沙滩在拦沙堤和岬角的掩护下滩面普遍呈淤积态势，湾内岸线稳定。然而由于拦沙堤波影区波浪动力削减，造成沙滩滩面泥化，SMT逐渐向岸移动，砂质滩面面积缩小约40%。SMT与潮汐、波浪关系密切，在潮波比值小于25时，SMT相对高程取决于潮汐和波浪的共同作用，与潮差呈正比、与波高呈反比。而在潮波比值大于25时，波浪作用几乎可以忽略，SMT高程取决于平均高潮位。此外，当波浪垂直于岸线时，沙滩泥化程度最低，SMT均匀分布在沙滩—潮滩交界面附近，随着水体含沙量的增加，波浪暴露区域SMT逐渐向岸迁移。

关键词：沙滩泥化砂泥转换带(SMT) 波流作用复合型海滩人工沙滩