垂直桩柱正向波流力的计算及水动力系数C_D、C_M分析方法的探讨

文中首先综述了目前常用的水动力系数C_D,C_M的分析方法,并通过大量实验结果的分析对比得出,只要按本文所定义的KC数相同,则无论是纯波场,还是波流共存场,不管是规则波情况下还是不规则波情况下,都应具有相近的C_D、C_M值。文中还通过计算值与实验结果的对比,验证了本文所述波流共存场中不规则波情况下桩柱波流力计算方法是切实可行的。     

不同雷诺数下水平桩柱的水动力特征

本文介绍了均匀振荡流中光滑水平桩柱上水动力特征的试验研究。试验中，雷诺数Ｒｅ＝２００００－２６００００（该区域为亚临界区与临界区），ｋＣ＝５－４０。分析中，利用最小二乘法来确定Ｍｏｒｉｓｏｎ方程中的速度力系数ＣＤ及惯性力系数ＣＭ；还利用最大值法及均方根值法对合力系数ＣＦ与升力系数ＣＬ进行分析，所有的正向力与升力系数都作为Ｒｅ及Ｋｃ数的函数给出，并且各系数相对于其平均值的均方差值也有图中示出。其主要     

东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究--第二部分:作用于群桩及承台上的波流力

在本系列研究第一部分单桩试验的基础上,对不规则波与均匀流共同作用于斜群桩的水动力特征进行了试验研究。由于群桩效应使得各组成桩的受力不均匀,通过试验研究,分析了群桩中各组成桩及群桩总体折减系数随KC数的变化、受水深及流速的影响。在频域内采用相关函数法进行了谱分析,得到波面谱与波力谱的相关关系。初步讨论了作用在斜群桩和承台结构上的波流力。     

波流相互作用对水动力系数的影响

基于分析物理机理，本文提出了一种切实可行的研究波流场中水动力系数的理论方法，同时对振荡流动中所得水动力系数如何应用于实际的波动情况进行了探讨，并与实验结果进行了比较，结果表明，通过对纯波时的水动力系数和纯流时的水动力系数加权平均，可以获得令人满意的波流共存时的水动力系数。     

不同雷诺数下水平桩柱的水动力待征

本文介绍了均匀振荡流中光滑水平桩柱上水动力特征的试验研究.试验中,雷诺数Re=20000～260000(该区域为亚临界区与临界区),Kc=5～40.分析中,利用最小二乘法来确定Morison方程中的速度力系数C_(?)及惯性力系数C_M;还利用最大值法及均方根值法对合力系数C_F与升力系数C_L进行分析,所有的正向力与升力系数都作为Re及Kc数的函数给出,并且各系数相对于其平均值的均方差值也在图中示出.其主要研究成果如下:当Re≥80000时,所有的水动力系数(包括C_D、C_M,C_F与C_L),几乎与雷诺数Re无关,且各系数均随Kc数的逐渐增加而趋向于不同的常数;当Re<80000时,速度力系数C_D随Re数的增大而减小,而惯性力系数C_M随Re数的增大而增大.     

规则波作用下倾斜桩柱的受力研究

本文通过实验研究,测试了水平桩柱及倾斜桩柱在规则波作用下的波浪力。基于Morison方程和Stokes二阶波理论,分析研究了不同埋深情况下水平桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_C数的变化规律;分析研究了不同倾角情况下,倾斜桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_O数的变化规律,同时还探讨了在同一倾角情况下,桩柱在一端出水和全部埋于水下时,水动力系数C_D、C_M的差别。     

Morison方程水动力系数归一化的探讨

Ｍｏｒｉｓｏｎ方程中水动力系数Ｃｄ及Ｃｍ不仅与小尺度构件的变形，它在水中放置状态以及Ｋｃ数和Ｒｅ数有关，而且通常认为还随环境条件的不同而改变，即规则波与不规则波的系数不相同，纯波与流流共存的系数亦不同。本文探讨了将环境条件差异而造成水动力系数的变化，归化为Ｋｃ数的恰当定义和不规则波特征波的恰当选用，从而得到规则波与不规则波，纯波与波流共存不同条件下归一化的水动力系数Ｃｄ，Ｃｍ与Ｋｃ数的相关结果。     

有限深水中沉井的水动力计算

本文提出用特征函数展开和匹配方法计算圆筒形沉井在有限深水中的流体动力系数,其中包括垂荡、纵荡(横荡)、纵摇(横摇)及纵荡与纵摇(横荡与横摇)偶合的附加质量和阻尼系数。用文中推导的公式编制的计算程序,对已发表的有三维源汇分布法计算和实验结果的例子的计算表明本方法有效。本方法的优点是计算速度大大快于其它数值方法,而且计算结果准确。文中对一些形状的沉井进行了计算,得到了其水动力系数的若干变化规律。本文对海洋工程中沉井这一结构物在波浪中的运动估算和结构设计提供了有效手段。     

模型桩动力测试与计算分析方法的改进

本文以模型桩为例，进行了小应变反向波数值分析方法研究。采用一维波动议程和有限元离散方法，并把它与特生解法有效地衔接起来。文中研究了如何减小由有限元离散引起的弥散现象，以及采取优化的方法选取参数的可能性。采用本文方法，研究了完整模型桩中应力波的传播规律，计算了顶端的响应，并与实测曲线进行了比较，两者吻合较好。     

内河框架码头桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟

桩柱绕流水动力特性直接决定水流对桩柱作用力的分布规律,是内河框架码头水流荷载计算的基础。结合计算流体动力学(CFD),依托内河框架码头实际工程,进行了内河框架码头大直径桩柱串列及并列4桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟,系统分析了不同流速及不同桩间距下桩柱绕流尾流流场形态,揭示了桩柱绕流阻力系数、升力系数、斯特劳哈尔数随桩间距和流速的变化规律。研究了串列及并列4桩柱绕流流场形态和水动力特性,不同流速及不同桩间距下的遮流影响效应、遮流影响系数以及横向影响系数的变化。数值模拟与分析结果可为计算类似内河框架码头水流荷载提供一定的技术参考。     

东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究--第一部分:作用于单个小尺度桩柱上的波流力

本文通过模型试验研究了不规则波与均匀流共同作用于小尺度单桩的水动力特征。文中比较了不同工况下直桩与斜桩的受力特性。在频域内采用相关函数法进行了谱分析与互谱分析，得到波面谱与波力谱的相关关系．并给出波向力与波面相位差的变化规律。     

浅水深对160kDWT FPSO水动力系数的影响

FPSO系泊于浅水中时,由于安全性问题,浅水深对其运动与载荷的影响正逐渐引起重视。本文利用三维线性势流理论和源汇分布法研究一艘160kDWTFPSO在浅水中的辐射问题,对不同水深下FPSO的水动力系数进行了数值计算。结果表明,浅水深时,一方面,3个垂向运动(垂荡、横摇和纵摇)附加质量有显著增加,特别是水深吃水比减小到1.3后,更是以几何倍数增长;另一方面,6自由度运动的阻尼系数均有明显增加,特别是横摇阻尼系数,随着水深吃水比的减小而成倍数增长。由于浅水中水动力系数的显著增加,FPSO垂向运动幅度也必将较大地趋于缓和,从而不易导致浅水FPSO碰底现象的发生。     

塿土水动力弥散系数的测定试验研究

通过水平土柱渗吸法测定杨陵土的水动力弥散系数表明，对于低浓度盐溶液水平土柱入渗土，实测的土壤水分扩散率和水动力弥散系数，规律性较好．且有较好的重现性。理论分析是正确的，说明用此法测定土的水动力弥散系数是可行的。     

桩墩影响下的水动力数值模拟

建立平面二维数值水槽模型,将桩墩作为不透水边界处理,利用三角形加密网格精确模拟桩墩形状,计算分析缓流河道中单排桩墩影响下水位和流速的变化,并探讨了方墩与圆墩对水流变化的影响差异以及糙率与紊动黏性系数对壅水数值的敏感性。研究结果表明:①桩墩引起的水流变化沿纵、横向呈现出不同的分布形式,沿横向呈波状分布。墩身上游主要表现为水位壅高,流速减小;墩身下游则表现为水位跌落,流速在墩间区域增加,而在墩后区域减小。②方墩对水流变化的影响比圆墩大;上游壅水随糙率变化较小,但对紊动黏性系数的变化较为敏感。     

桩柱式围网单元网片在水流作用下的水动力特性研究

桩柱式围网养殖是新兴发展的一种生态型海洋养殖模式,主体由排桩和网片组成。围网网衣系统安全是决定围网工程安全的关键所在。该文基于集中质量点法和网目群化技术,通过计算机模拟研究了桩柱式围网单元网片在水流作用下的水动力特性,分析了水流流速和流向要素对围网单元网片的网线张力分布、节点偏移和系缚点受力特性的影响。研究结果表明,网线最大张力和节点最大偏移随流速和冲角的增大而增大;网线最大张力发生处,主要位于网片上下端的两侧位置,但当冲角较小时,网线最大张力出现在网片上下端的迎流一侧。节点最大偏移发生处,主要位于网片上下端的中间部位,且不随流速变化。桩柱系缚点受力上下两端大、中间小,流速和冲角对上下两端系缚点的受力影响较大,对中间系缚点的影响较小。上述研究结果指出了围网网片及桩柱系缚点的潜在危险位置,在进行围网设计时,需给予重点关注。该文研究结果可为新型浅海围网工程设计与安装提供重要参考。     

随机波浪作用于三桩桩列上的横向力的水动力特征及群桩效应

本文试验研究了随机波浪作用于串列及并列三桩桩列上的横向力的水动力特征及组成桩间的群桩效应，给出了横向力系数与ＫＣ、ＬＤ两参数的相关曲线。在频域内建议了一个新参数一横向力比频率，它能从一个方面较好地概括横向力谱的特征。以孤立桩柱的横向力为基准考查了桩间相互干扰产生的横向力变化，并以群桩横向力系数描述了这一变化规律。针对随机波浪的特点，文中给出了计算各组成桩上横向力及合力的实用化方法。     

水平受荷单桩计算的半经验弹塑性解析解

对水平受荷单桩经典m法进行了数学简化分析,对一些需通过查表内插法选取的计算参数进行了高精度数值拟合,使得工程计算更方便快捷,并通过工程算例计算比较分析,认为拟合弹性解析解精度高、可靠快捷。另外,由于受较大水平荷载的单桩桩顶层土会出现塑性屈服变形,若仍采用经典m法计算,则桩顶水平位移明显偏小。基于提出的高精度拟合弹性解析解及塑性区平衡微分方程,通过待定系数法及理论计算,给出了考虑桩顶塑性屈服区影响下的桩顶变位半经验弹塑性解析解,最后通过算例计算比较分析,认为半经验弹塑性解析解成果与实测成果基本一致,满足工程实践要求。     

多浮摆式采能装置水动力性能的时域计算及模型试验

该文基于三维时域势流理论,对一种多浮摆式波浪能采能装置的水动力性能进行了时域模拟,获得了单浮摆及双浮摆系统的运动响应、浮摆所受波浪力矩及角速度。根据模拟参数,对单浮摆和多浮摆系统的水动力特性进行了比较。在此基础上,根据几何相似、运动相似等相似准则,进行了单、双浮摆系统的水力模型试验,获得了两种装置的波浪能采集效率。数值模拟及水力模型试验的结果表明,单浮摆的纵摇响应小于双浮摆的情况,浮摆间的相互作用可以提高波浪能的采能效率。