带横隔板局部开孔沉箱在斜向波作用下的受力研究

基于线性势流假定,对斜向波作用下带横隔板局部开孔沉箱防波堤的水平波浪力进行了理论研究。给出了开孔沉箱法向水平力和横隔板受力的理论计算方法,在极限情况下波浪力的计算结果与文献中的已有结果一致。利用数值算例分析了开孔沉箱总水平力的主要影响因素。开孔沉箱法向总水平力的减小主要集中于结构上半部分波浪影响范围以内。增加单个开孔沉箱的长度有利于减小结构所受总水平波浪力。当波浪入射角或沉箱前开孔墙孔隙影响系数幅值较大时,开孔沉箱横隔板上总水平力的最大值要超过相应的沉箱法向总水平力,此时要注意横隔板的强度问题。

双层局部开孔板沉箱对波浪反射的理论研究

提出了一种用于研究由双层开孔板和一个不透水后板的开孔结构对斜向波反射率的理论分析方法。整个流域被分成三个子域,在每个子域内应用特征函数展开法以得到该域内包含未知展开系数的势函数的表达式,在速度势的展开中,考虑了非传播模态波浪的影响。通过匹配开孔板处的边界条件可以求解待定的展开系数,继而求解双层开孔板防波堤结构对斜向波的反射率。数值计算结果与试验结果进行了比较,符合较好。并进一步讨论了几个重要因素对反射系数的影响。

局部开孔防波堤对斜向波反射的理论分析和试验研究

本文通过理论分析和试验研究相结合的方法,探讨了斜向规则波与局部开孔防波堤的相互作用。流体运动的计算域被分成两个子域,一个区位于开孔沉箱结构物外侧,另一个区位于结构物内。在每个子区域内,应用分离变量法和特征函数展开法以求得相应的速度势,在速度势的特征展开中考虑了非传播模态波。理论计算与试验结果对比表明,二者符合较好。基于对不同因素影响的分析,给出了斜向规则波在局部开孔结构前反射率的简化计算公式,在工程设计中可用于预估类似条件下结构物前的波浪反射率。

局部开孔沉箱结构在斜向波作用下的受力分析

本文研究了局部开孔沉箱结构与斜向入射波作用时的受力问题。整个流域被分成两个子域,在每个子区域内,应用分离变量法和特征函数展开法以求得相应的速度势,在速度势的特征展开中考虑了非传播模态波。数值计算结果与现有理论进行了对比,结果完全一致;理论计算与试验数据相比符合较好;讨论了横向隔板对沉箱整体受力的影响。最后根据理论计算结果给出了不同入射角度力比和不同单宽力比的简化计算方法,以便工程实际的应用。

明基床上局部开孔沉箱防波堤反射系数的近似计算方法

给出了明基床上局部开孔沉箱防波堤在规则波和不规则波作用下反射系数的近似计算方法。将明基床假定为一直立墙，用匹配特征函数展开法给出计算规则波作用下整体结构反射系数的理论解。利用线性传递函数法得到不规则波作用下开孔沉箱防波堤反射波频谱，得到频率平均的反射系数。将反射系数计算结果与已有研究者的试验结果进行了比较，符合良好。

双消浪室局部开孔沉箱防波堤反射特性的理论与试验研究

双消浪室局部开孔沉箱防波堤具有低反射、结构受力小、适宜较大水深和工程造价低等优点。为明确双消浪室局部开孔沉箱水动力特性的主要影响因素,采用理论分析和物理模型试验相结合的方法,对规则波和不规则波作用下双消浪室局部开孔沉箱防波堤的反射特性进行研究。基于势流理论,建立规则波和不规则波对局部开孔沉箱防波堤作用的三维解析解,采用二次压力损失边界条件考虑沉箱开孔墙对波浪运动的影响,利用周期性边界条件考虑防波堤结构沿长度方向的周期性变化。开展相应规则波和不规则波物理模型试验,验证理论模型的合理性。通过算例分析,研究不同波浪要素和结构参数对防波堤反射特性的影响。研究表明:双消浪室局部开孔沉箱相对消浪室宽度取值为0.08~0.20,沉箱前墙开孔率大于后墙开孔率时,防波堤在较大波浪频率范围内消波效果显著;当前后墙的开孔率相等时,防波堤反射系数的最小值随着开孔率增大而减小。

局部开孔深腔流噪声发声机理研究

针对目前水动力声学领域的孔腔流噪声研究大都基于单孔全开口模型的局限性,本文基于大涡模拟-声类比混合方法对局部开孔深腔体模型的孔腔流噪声发声机理进行研究。首先,对流场涡量、压强变化进行分析,得到涡结构的不断运动迁移和腔体孔壁后缘的碰撞发声构成的涡-声反馈是不同测点之间所测压强周期一致、相位不同的原因;其次,对不同测点的压强功率谱、空腔内声学模态频率进行分析,得到孔后壁上缘区域的压力脉动是局部开孔深腔体自持振荡发声的主要声源;最后,将所测声场特征线谱频率与经验公式的预测结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。

多室局部开孔沉箱的反射特性试验研究

通过不规则波模型试验,分析讨论了多室局部开孔沉箱的反射特性与相对消浪室宽度、相对水深以及相对顶板高度的关系。考虑实际海况下的潮位变动,引入反射系数权函数,提出了一种适用于局部开孔沉箱的综合反射系数的计算方法,由该方法计算出的局部开孔沉箱反射系数更加符合实际。

局部开口防波堤斜向波反射的理论分析与实验研究

研究了局部开口防波堤对斜向入射波的反射特性。整个流域被分成两个子域,在每个子区域内,应用分离变量法和特征函数展开法以求得相应的速度势。在速度势的特征展开中考虑了非传播模态波。数值计算结果与实验数据进行了比较。讨论了开孔影响系数,相对消浪室宽度,消浪室内部的相对水深以及结构物前水深等主要因素对反射系数的影响。

开孔及焊接对钢桥面板疲劳性能的劣化效应研究

为了解开孔及焊接对正交异性钢桥面板疲劳寿命的影响,设计含局部开孔及焊接构造的正交异性钢桥面板节段模型(M1、M2)进行疲劳试验。试验模型长2700 mm、宽1400 mm、高600 mm,局部开孔为顶板螺栓孔,焊缝设置在局部开孔与螺帽连接处,采用单面焊。对试验模型进行荷载幅值均为250 kN的疲劳试验,每加载25万次后进行静载测试。根据试验及有限元计算结果,分析该类钢桥面板疲劳抗力、裂纹开展,以及易损部位疲劳寿命。结果表明:正交异性钢桥面板经局部开孔和焊接后,疲劳裂纹萌生于螺帽焊缝焊趾处,为该正交异性钢桥面板的主导疲劳失效模式;正交异性钢桥面板局部开孔和焊接导致疲劳寿命降低,试验模型M1实际疲劳寿命为289万次,疲劳寿命降低约53%,试验模型M2实际疲劳寿命207万次,疲劳寿命降低约37%。