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随机波列中极端波浪波形和波高分布的数值试验研究

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哈尔滨工程大学学报 2023年第9期44卷 1534-1541页

作者：夏维达马玉祥董国海大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

极端波浪对近岸和海洋结构物存在着极大威胁,结构物的设计必然需要考虑极端波浪的影响,因此对波浪波高分布和极端波浪波形的研究对工程设计有重要的意义。为了能够准确地预测各种海况下波浪的分布和结构物的响应,本文在二维数值非线性... 详细信息

极端波浪对近岸和海洋结构物存在着极大威胁,结构物的设计必然需要考虑极端波浪的影响,因此对波浪波高分布和极端波浪波形的研究对工程设计有重要的意义。为了能够准确地预测各种海况下波浪的分布和结构物的响应,本文在二维数值非线性波浪水槽中模拟了有限水深中随机波浪的传播过程产生的极端波浪,分析了谱参数对极端波浪波形的影响,并对比随机波浪的波高和波峰分布与理论分布。Tromans提出的新波模型从概率角度给出了极端波浪最有可能波形。结果表明:三阶新波模型能够较好地描述极端波浪的波形;但是在波陡较大时,实际波浪更为陡峭,并且具有明显的高波峰浅波谷的特点,新波模型的误差增大。MER分布和三阶Tayfun分布在极端波高范围内能够较好地吻合实际波高分布,而二阶Tayfun分布和Forristall分布仅适用于波陡较小情况的极端波出现概率预测。

关键词：极端波浪平均波形新波模型数值模拟波高分布高阶谱模型随机波浪非线性波浪

随机波浪作用下海床动力响应及液化的理论分析

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岩土力学 2008年第8期29卷 2051-2056,2076页

作者：王忠涛栾茂田 Jeng Dong-Sheng 刘占阁大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室/土木水利学院岩土工程研究所大连116024 School of Civil Engineering The University of Sydney Sydney NSW 2006 Australia

运用随机波浪理论,基于广义Biot动力固结理论,建立了能够考虑波浪荷载随机特性影响的计算海床动力响应及液化深度的解析数值模型,并从时域上进行求解分析。通过与传统线性规则波浪荷载作用下海床动力响应及液化深度的数值结果的对比分析... 详细信息

运用随机波浪理论,基于广义Biot动力固结理论,建立了能够考虑波浪荷载随机特性影响的计算海床动力响应及液化深度的解析数值模型,并从时域上进行求解分析。通过与传统线性规则波浪荷载作用下海床动力响应及液化深度的数值结果的对比分析,详细讨论了考虑波浪荷载的随机特性对于求解海床动力响应及液化深度的影响程度。结果表明,根据随机波浪理论计算得到的海床中的超孔隙水压力、水平有效应力、竖向有效应力、剪应力表现出较强的不规则性,其幅值沿着海床深度方向的变化趋势与根据线性规则波浪理论计算得到结果的变化趋势基本相同,但在同数量级上更大,同时计算得到的海床最大液化深度明显大于根据线性规则波浪理论计算得到的结果。因此,在海洋地基设计和自由场地安全评估时应该合理地考虑波浪荷载的随机特性。

关键词：海床动力响应随机波浪 Biot动力固结理论

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波浪作用下系泊沉管的运动响应及缆力分析

公路 2024年第5期69卷 9-15页

作者：黄成俊胡方唐善军钱雪圃广州打捞局广州市510220 广东省海洋工程施工与水上应急救援工程技术研究中心广州市510220

沉管隧道管节系泊过程中,缆绳张力是关键参数,决定着管段的系泊安全。采用结合水动力计算软件AQWA进行理论计算,考虑随机波浪、风及水流载荷的作用以及考虑系泊索的非线性动态特性,探究在极端情况下系泊沉管的运动响应及随机波浪载荷对... 详细信息

沉管隧道管节系泊过程中,缆绳张力是关键参数,决定着管段的系泊安全。采用结合水动力计算软件AQWA进行理论计算,考虑随机波浪、风及水流载荷的作用以及考虑系泊索的非线性动态特性,探究在极端情况下系泊沉管的运动响应及随机波浪载荷对系泊索力的影响规律。结果表明:沉管运动特性是影响系泊索张力的主要因素,适当增加系泊索预张力和重量可有效限制沉管运动幅度,进而减小系泊索力;沉管系泊水域的水深和沉管干弦对系泊索力有一定的影响。针对研究结果,对沉管系泊系统提出了相应的优化建议。

关键词：沉管隧道随机波浪运动响应系泊索力 AQWA

随机波浪作用下饱和砂质海床弹塑性动力响应规律

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工程力学 2018年第6期35卷 240-248,256页

作者：王小雯张建民清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为研究实际海洋环境中随机性波浪作用下弹塑性海床饱和土体真实的动力学行为及振动液化过程演化规律,该文结合Biot动力固结理论和本课题组提出的砂土震动液化大变形本构理论模型和处理液化时零有效应力状态的数值算法,采用JONSWAP频谱... 详细信息

为研究实际海洋环境中随机性波浪作用下弹塑性海床饱和土体真实的动力学行为及振动液化过程演化规律,该文结合Biot动力固结理论和本课题组提出的砂土震动液化大变形本构理论模型和处理液化时零有效应力状态的数值算法,采用JONSWAP频谱来模拟波浪,给出了随机波浪作用下饱和砂质海床土体中超静孔隙水压力瞬态变化与液化过程的弹塑性动力分析方法。该方法可很好地描述在随机波浪作用下,海床土体内超静孔隙水压力场在时空上呈现出的瞬态起伏变化和平均单调累积增长或消散的特性以及海床内达到零有效应力的液化状态在时间域上间歇性出现、在空间域上连续性移动的规律性。

关键词：饱和砂质海床弹塑性随机波浪液化 JONSWAP频谱

随机波浪对浪溅区三维结构物冲击作用试验研究

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大连理工大学学报 2008年第6期48卷 904-911页

作者：丁兆强任冰王永学任效忠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

通过物理模型试验研究了随机波浪对位于浪溅区三维结构物的冲击作用.试验波浪为单向随机波.试验中波浪分别从正向（波向角β=0°）和斜向（β=15°、30°、45°）入射,入射波波高H1/3=7.5～20 cm,谱峰周期Tp=0.75～2.0 s,模型相对净空s... 详细信息

通过物理模型试验研究了随机波浪对位于浪溅区三维结构物的冲击作用.试验波浪为单向随机波.试验中波浪分别从正向（波向角β=0°）和斜向（β=15°、30°、45°）入射,入射波波高H1/3=7.5～20 cm,谱峰周期Tp=0.75～2.0 s,模型相对净空s与入射波高H1/3之比为0～0.5.对不同试验组次试验数据的统计分析比较得出：正向波和斜向波作用于结构物底面的冲击压力特征值,中部大、周围小;波浪冲击压力等值线基本上垂直对称分布于波向线两侧;结构物所受波浪冲击力随入射波波高增大而增大,对应相对板宽的变化出现2个峰值,在相对净空s/H1/3为0.1和0.2时到达最大值.

关键词：随机波浪单向波波浪冲击波向角

随机波浪作用下大直径薄壁圆筒防波堤的动力分析模型

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水利学报 2006年第4期37卷 464-470页

作者：钟晓红周锡礽肖仕宝孙克俐山东交通学院土木工程系山东济南250000 天津大学建筑工程学院天津300072 中交第四航务工程勘察设计院广东广州510000

根据大直径薄壁圆筒防波堤的受力特征,提出了防波堤可能出现的3种运动模态:摇摆运动、摇摆-小滑移运动和摇摆-大滑移运动。引入控制侧向滑移的阻滑板-弹簧-阻尼器,建立了在随机波浪荷载作用下的大直径薄壁圆筒防波堤的动力模型,并建立... 详细信息

根据大直径薄壁圆筒防波堤的受力特征,提出了防波堤可能出现的3种运动模态:摇摆运动、摇摆-小滑移运动和摇摆-大滑移运动。引入控制侧向滑移的阻滑板-弹簧-阻尼器,建立了在随机波浪荷载作用下的大直径薄壁圆筒防波堤的动力模型,并建立了相应的运动方程。根据大直径薄壁圆筒结构防波堤系统的特点,提出了其附加土质量和其它参数计算公式。通过实例验证,表明本模型对随机波浪荷载作用下大直径薄壁圆筒防波堤动力响应数值模拟是可行的、有效的。

关键词：大直径薄壁圆筒防波堤随机波浪动力响应数值模拟

随机波浪作用下海洋平台响应分析与结构优化设计

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工程力学 2005年第1期22卷 129-134页

作者：马红艳刘书田顾元宪张文首大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

根据随机响应分析的确定性算法,提出了随机波浪作用下海洋平台结构响应灵敏度分析方法。采用虚拟激励算法,将随机响应灵敏度分析问题转化为稳态简谐响应分析,进一步求出结构随机响应的均值、方差、协方差等统计量的灵敏度。这一过程可... 详细信息

根据随机响应分析的确定性算法,提出了随机波浪作用下海洋平台结构响应灵敏度分析方法。采用虚拟激励算法,将随机响应灵敏度分析问题转化为稳态简谐响应分析,进一步求出结构随机响应的均值、方差、协方差等统计量的灵敏度。这一过程可直接利用响应分析的程序模块,避免计算振型导数的困难,具有较高的计算效率和精度。与差分法计算结果的比较验证了该方法的效率和精度。在此基础上,研究了随机波浪作用下海洋平台结构尺寸与形状优化方法。本文方法在有限元分析与优化设计软件系统JIFEX中实现,数值算例验证了算法的有效性。

关键词：海洋平台随机波浪灵敏度结构优化虚拟激励法

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随机波浪丁坝反射叠加形成的裂流实验

同济大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 643-651页

作者：王彦邹志利张振伟刘忠波房克照大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 厦门理工学院土木工程与建筑学院福建厦门361024

为研究随机波浪遇丁坝反射形成的裂流的特征,进行了沙坝地形丁坝反射所形成的叠加波浪生成裂流的实验。研究结果表明,沿岸一致的沙坝地形使得所形成的裂流主要受控于沿岸周期性变化叠加波浪。裂流的驱动力主要取决于节腹点之间的平均水... 详细信息

为研究随机波浪遇丁坝反射形成的裂流的特征,进行了沙坝地形丁坝反射所形成的叠加波浪生成裂流的实验。研究结果表明,沿岸一致的沙坝地形使得所形成的裂流主要受控于沿岸周期性变化叠加波浪。裂流的驱动力主要取决于节腹点之间的平均水面沿岸压力梯度,而节腹点波高差异形成的沿岸辐射应力贡献很小,驱动力的量值与范围受到波浪周期的影响。裂流的位置和宽度完全受控于波浪节点,叠加波浪场在叠加区沿岸方向上形成交替出现的环流系统和大尺度涡,此环流系统由围绕波浪节点的离岸裂流、围绕波浪腹点的向岸流和由波腹点向波节点汇聚的沿岸方向的补偿流组成。

关键词：裂流交叉波浪随机波浪环流特征波浪节点

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随机波浪中船体变形转角的估算方法及应用

船舶力学 2006年第2期10卷 87-95页

作者：陈敏康邱强上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

某些船舶,因作业需要,对其船体的姿态角(刚体的纵摇角+弹性体变形的转角)提出了预报的要求,本文以船体纵向角位移为例,采用二维船体梁模态叠加方法和最大熵原理估算船体在随机波激励下纵向变形转角的响应特征值,并以某快速船为例,估算... 详细信息

某些船舶,因作业需要,对其船体的姿态角(刚体的纵摇角+弹性体变形的转角)提出了预报的要求,本文以船体纵向角位移为例,采用二维船体梁模态叠加方法和最大熵原理估算船体在随机波激励下纵向变形转角的响应特征值,并以某快速船为例,估算该船的纵向变形转角,供设计使用者参考,其计算的思路也可应用于其它方向的变形转角估算。

关键词：船体姿态角变形转角随机波浪响应特征值