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波浪对柔性薄膜式海上漂浮式光伏结构作用的试验研究

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海洋工程 2024年

作者：吴勇虎李元芳朱建赫勾莹于广欣于邦廷张一平中海油研究总院有限责任公司大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

针对柔性薄膜式海上漂浮式光伏结构，开展了不规则波作用下薄膜式结构运动响应和系泊力的物理模型试验研究。选取两个不规则波，三个波浪入射角度，分析了在不规则波作用下柔性薄膜式海上漂浮式光伏结构浮圈和薄膜上各点的运动响应，同... 详细信息

针对柔性薄膜式海上漂浮式光伏结构，开展了不规则波作用下薄膜式结构运动响应和系泊力的物理模型试验研究。选取两个不规则波，三个波浪入射角度，分析了在不规则波作用下柔性薄膜式海上漂浮式光伏结构浮圈和薄膜上各点的运动响应，同时测量了系泊力。试验结果表明，柔性薄膜式结构的垂向运动呈现较好的随浪性，各测点的垂向运动有效值约等于不规则波的有效波高，但最大值有较强的非线性，水平运动受波浪入射角度影响较大。随着入射角度从0着增大到45度，四条系泊缆受力不均匀性逐渐增加，在迎浪侧系泊缆出现最大系泊力172.8 kN的工况，此时背浪侧系泊缆的最大系缆力仅为81.52 kN，不到迎浪侧系泊缆最大系缆力的二分之一。

关键词：柔性薄膜式漂浮式光伏模型试验运动响应系泊力不规则波

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浅水液舱侧壁开孔箱体抑制晃荡的试验研究

工程力学 2024年

作者：孔耀华齐野含李厚蓉马玉祥朱一鸣中国船舶及海洋工程设计研究院大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

近年来，在抑制浅水液舱晃荡方面，国内外学者对带孔横板或带孔竖板型减摇结构的研究取得较大进展，本文结合了带孔横板及带孔竖板的阻晃特点，提出一种新型侧壁安装的开孔箱体减摇结构，并通过物理模型试验分析其在具有不同孔隙率及孔... 详细信息

近年来，在抑制浅水液舱晃荡方面，国内外学者对带孔横板或带孔竖板型减摇结构的研究取得较大进展，本文结合了带孔横板及带孔竖板的阻晃特点，提出一种新型侧壁安装的开孔箱体减摇结构，并通过物理模型试验分析其在具有不同孔隙率及孔隙形状情况下，对于不同外激励的摇动频率下的液舱内液体晃荡的抑制效果。通过波高幅值和视频图像分析晃荡波的变化，结果表明侧壁开孔箱体通过增加晃荡液体的阻力、使液体产生携气涡旋和使水体破碎能较大程度地抑制固有频率附近产生的自由液面幅值。但是，开孔箱竖板的孔隙率及孔隙形状对其阻晃效果影响较小。通过小波分析发现，侧壁开孔箱主要通过抑制第一及第二固有频率的能谱幅值达到降低自由液面的效果。

关键词：海洋工程液舱晃荡模型试验晃荡抑制小波分析

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折角比对养殖工船舱内流场特性的影响

渔业现代化 2024年第2期51卷 22-31页

作者：赵玲菲薛博茹赵云鹏大连理工大学建设工程学部海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

为改善带有顶、底边舱且低径深比的养殖工船养殖舱内流场特性,以提高水产养殖动物福利与经济效益,提出一种结构优化参数折角比(a/B,a为角壁边长,B为养殖舱壁边长),以评估养殖舱内流场的改善效果。基于计算流体动力学(CFD)仿真技术,研究... 详细信息

为改善带有顶、底边舱且低径深比的养殖工船养殖舱内流场特性,以提高水产养殖动物福利与经济效益,提出一种结构优化参数折角比(a/B,a为角壁边长,B为养殖舱壁边长),以评估养殖舱内流场的改善效果。基于计算流体动力学(CFD)仿真技术,研究折角比参数a/B(0~0.4)和进水速度(0.8~1.2 m/s)对养殖舱内流场特性的影响。结果显示:不同进水速度下,养殖舱内流体特性的变化趋势一致;养殖舱水力停留时间一致的条件下,当折角比参数0.25≤a/B≤0.40时,养殖舱内流场均匀性较好,平均流速较原方形养殖舱提高35%,能量有效利用率提高70%;角壁附近低流速区域减少,养殖舱中间排水口区域有明显涡柱形成,有助于提高养殖舱系统的自清洁性能。研究表明,折角比参数a/B控制在0.25~0.40时,有助于提高养殖舱系统的能量有效利用率和养殖空间利用率。研究结果可为养殖工船养殖舱的结构设计和优化提供参考依据。

关键词：折角比养殖工船养殖舱流场特性计算流体力学

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双色波传播过程中长短波相互作用的非线性数值模拟研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：郭欣然刘石杨毅陈丽芬宁德志南方电网电力科技股份有限公司大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连理工大学大连市可再生能源重点实验室

针对波浪在传播过程中的波面变形机制问题，采用时域高阶边界元方法建立完全非线性波浪数值水槽，并模拟研究了单色波和双色波在常水深地形上的非线性传播特性。该模型在自由水面满足完全非线性边界条件，采用混合欧拉-拉格朗日方法追... 详细信息

针对波浪在传播过程中的波面变形机制问题，采用时域高阶边界元方法建立完全非线性波浪数值水槽，并模拟研究了单色波和双色波在常水深地形上的非线性传播特性。该模型在自由水面满足完全非线性边界条件，采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时表面，利用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已发表的实验结果对比，证明了本文模型的准确性。研究发现，双色波传播过程中长短波的相互作用，会诱发波面的剧烈变形，并产生次峰。长短波相互作用诱使更多的波浪能量从低频向高频传递，并激发出更高阶的波浪成分。同时，该作用机制随着长短波波长比的增大而增强。

关键词：长短波相互作用完全非线性波浪数值水槽时域模拟波面变形

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堆石料颗粒的延迟破碎时间研究

岩土工程学报 2024年

作者：迟世春王腾腾贾宇峰海岸与近海工程国家重点试验室大连理工大学工程抗震研究所建设工程学院大连理工大学

堆石料颗粒的延迟破碎是指颗粒受力一定时间后发生的破碎。给出颗粒延迟破碎时间是采用离散元法模拟堆石料流变进行定量分析的前提。本文从断裂力学出发，将颗粒内部缺陷概化为一币形裂纹，给出了颗粒瞬时破碎强度与裂纹半长的关系。将... 详细信息

堆石料颗粒的延迟破碎是指颗粒受力一定时间后发生的破碎。给出颗粒延迟破碎时间是采用离散元法模拟堆石料流变进行定量分析的前提。本文从断裂力学出发，将颗粒内部缺陷概化为一币形裂纹，给出了颗粒瞬时破碎强度与裂纹半长的关系。将颗粒瞬时强度作为随机变量，采用Logistic函数描述其分布，并运用求解随机变量函数概率分布的方法，求出裂纹半长的概率分布。然后将颗粒岩石加工成板试样，通过双扭松弛试验，测量其亚临界裂纹扩展速度。在此基础上对颗粒裂纹扩展方程进行积分，得到裂纹贯通（即颗粒延迟破碎）的时间表达式。以裂纹半长为随机变量，求出颗粒延迟破碎时间的概率分布。云南红石岩堰塞坝工程白云岩颗粒的分析结果表明，在相同应力水平下，大颗粒延迟破碎时间长且离散性大，小颗粒延迟破碎时间短且离散性小。这与堆石料室内流变试验稳定快而现场堆石坝流变持续时间长的宏观现象相吻合。颗粒延迟破碎时间的给出为采用离散元模拟堆石料流变，提升堆石料流变本构模型，解决堆石料室内流变试验的时间尺寸效应奠定了基础。

关键词：堆石料流变变形颗粒延迟破碎时间

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具有精确色散性非线性波浪方程的改进

海洋工程 2024年

作者：卞宏伟邹志利徐杰大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连海事大学交通运输工程学院

以自由表面处的速度和波面升高为变量建立了一组新的具有精确色散性的非线性波浪方程。该方程对以往由速度势为变量的方程进行了改进，克服了方程不能考虑有旋波浪运动的不足，并增加了适用于一般情况的二阶水底坡度项，使该方程能够考... 详细信息

以自由表面处的速度和波面升高为变量建立了一组新的具有精确色散性的非线性波浪方程。该方程对以往由速度势为变量的方程进行了改进，克服了方程不能考虑有旋波浪运动的不足，并增加了适用于一般情况的二阶水底坡度项，使该方程能够考虑水平二维水底快变地形的影响。方程的数值求解时间上采用五阶差分格式，空间上采用四阶差分格式，减少了数值误差。方程模拟了五阶Stokes波理论解、潜堤和浅滩试验，并与高阶Boussinesq方程的数值结果进行了比较，通过模拟Bragg反射试验对方程新加入的二阶水底坡度项进行了验证。

关键词：精确色散性非线性波面升高差分格式自由表面

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海洋结构物水动力特性的耗散势流分析方法

海洋工程 2024年

作者：李爱军刘勇李华军吕林中国海洋大学工程学院大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

在流体与海洋结构物的相互作用过程中，实际流体黏性、流动分离等会导致部分能量耗散。传统势流分析方法计算效率高，但是其无法直接考虑流体的能量耗散，有时会导致海洋结构物水动力特性参数的计算结果失真，因此学者们提出了引入流体... 详细信息

在流体与海洋结构物的相互作用过程中，实际流体黏性、流动分离等会导致部分能量耗散。传统势流分析方法计算效率高，但是其无法直接考虑流体的能量耗散，有时会导致海洋结构物水动力特性参数的计算结果失真，因此学者们提出了引入流体能量耗散的势流分析方法。主要介绍三种具有代表性的耗散势流分析方法：1）修正结构物附近水域的自由水面条件；2）在结构物附近水域引入能量耗散区域；3）在结构物附近水域内引入能量耗散面。重点介绍不同分析方法中相关耗散边界条件的基本推导过程，以及耗散边界条件中控制参数的预测公式，可以为今后海洋结构物水动力特性的高效分析提供重要参考。

关键词：势流理论水动力特性耗散水面条件能量耗散区域能量耗散面

适合渗透海床波浪运动的三维Boussinesq型方程

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船舶力学 2024年第5期28卷 697-704页

作者：刘忠波韩沛秀房克照刘勇大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 中国海洋大学工程学院山东青岛266000

为考虑孔隙介质对波浪传播变形带来的衰减效应,在渗透介质流体的控制方程中引入线性阻力、非线性阻力和惯性力。自由表面采用精确的运动学和动力学边界条件,水底边界条件采用精确的动力学边界条件,自由水体和渗透介质水体之间满足垂向... 详细信息

为考虑孔隙介质对波浪传播变形带来的衰减效应,在渗透介质流体的控制方程中引入线性阻力、非线性阻力和惯性力。自由表面采用精确的运动学和动力学边界条件,水底边界条件采用精确的动力学边界条件,自由水体和渗透介质水体之间满足垂向速度连续、水平速度满足动量相等条件。首先推导最高空间导数为3的以两组计算速度表达的适合单层渗透海床波浪运动的三维Boussinesq型水波方程。其次,对新给出的方程进行傅里叶分析,并将方程的相速度及衰减率与Stokes线性波的解析解进行比较。在1%误差下,相对水深h_(2)/h_(1)=0.1~10,方程的解析解在无因次水深h_(1)/L<1.0(深水波长L=gT^(2)(/2π))范围内与Stokes线性波的解析解都有较好的吻合,这超过了历史文献中任一个Boussinesq型水波方程的适用范围。进而建立立面二维水槽数值模型,并利用预报-校正-迭代的有限差分方法对数值模型进行求解,在变量对时间的导数求解中选择混合四阶AdamsBashforth-Moulton格式。最后,利用数值模拟再现波浪在渗透地形上的传播变形,并与相关试验结果进行比较,二者吻合程度较高。

关键词：渗透地形衰减率相速度数值模型

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考虑组构演化的砂砾土弹塑性本构模型

岩土力学 2024年

作者：徐斌王星亮庞锐陈柯好大连理工大学水利工程学院大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室河北工程大学水利水电学院河北工程大学河北省智慧水利重点实验室

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。本文在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上，引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量，基于广义塑性理论框... 详细信息

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。本文在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上，引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量，基于广义塑性理论框架建立了反映砂砾土静力及液化全过程力学特性的弹塑性本构模型。对比考虑组构演化效应前后砂砾土液化变形、应力路径和超孔隙水压力发展规律，说明了组构演化效应对于模拟砂砾土液化响应的重要影响。通过开展一系列砂砾土静、动力大型三轴试验并结合相关文献试验结果对模型性能进行了验证。结果表明该模型总体上能够合理反映砂砾土在静力排水条件下应力-应变-体变特性以及在液化过程中超孔隙水压力的累积与消散、应力路径演化和液化变形发展情况，可为砂砾土工程数值模拟提供有力的本构工具。

关键词：砂砾土液化组构演化非线性剪胀方程弹塑性本构模型