养殖工船液舱双自由度耦合晃荡数值模拟

养殖工船作为海水养殖业向深远海发展的一个方向,具有较高的经济价值,其发展前景广阔,得到了广泛的研究。养殖工船内部液舱众多,船体在波浪中的摇荡运动导致液舱晃荡的发生,会对液舱内养殖鱼体生存环境和液舱结构造成很大影响。本文依据已有养殖工船模型的运动数据和液舱结构模型,采用计算流体力学软件STAR-CCM+对单自由度下、固有频率下和双自由度下的养殖工船液舱晃荡分别进行了数值模拟,得到了不同频率及测点位置处的晃荡压力,研究了不同情况下舱室内液体波面的变化以及流速分布情况,比较了模拟与试验得到的测点压力值,验证了数值模拟方法的准确性。研究成果可为养殖工船的进一步研究发展提供参考。

一种改进的近岸波浪破碎数值模型

提出一种基于完全非线性Boussinesq方程的改进波浪破碎模型,用于模拟近岸浅水波浪破碎。模型借助水滚的概念,提出一种确定k方程紊动模式中紊动源项的计算公式,通过解k方程计算Boussinesq方程中的涡黏系数,实现对破碎波的模拟。岸边界采用窄缝法,使得模型可用于波浪爬坡的计算。用实验室实测波高和增减水资料对模型进行了验证,得到了一致的结果。紊动源、紊动动能以及紊动耗散率的计算结果表明:①在破波点处紊动源项值最大,随着波浪向岸边传播,逐渐减小;②破波点处,水平方向的对流和扩散在紊动能量输移中发挥重要作用;③岸边附近紊动源与紊动耗散接近平衡。

基于稳定蠕变模型的软土地层桩基位移理论解

基于软土地层稳定蠕变及承压桩桩基沉降位移特性,通过构建桩底土体虚拟柱状结构等效流变模型,建立桩基沉降位移时效特性叠加力学模型及其理论解。研究桩基承载模式及其与桩顶荷载的相关关系、相应承载模式下桩基沉降位移及其时效特性。结果表明,蠕变地层中的摩擦端承桩受土体的流变特性影响,桩基总位移呈现显著的时效特性且受土体的蠕变特性支配。工程实例分析验证了所建模型和理论方法在蠕变地层的适用性。该黏弹性理论解不仅可用于稳定蠕变地层桩基长时位移预测,并可方便地拓展应用于其他蠕变地层桩基失效问题计算。

基于虚拟柱状等效模型的层状异性地层桩基沉降位移分析

根据层状异性软土地层桩基的力学特性,通过构建虚拟柱状等效模型,采用分层总合方法,推导了桩基轴向变形及桩底沉降位移的理论解,建立了适用于任意层状异性地层及荷载条件下桩基沉降位移的计算方法。研究层状异性地层中桩基沉降位移特性、界面突变现象及其随工程和地质因素的演变规律。结果表明,桩基承载时,桩体截面或桩底土体存在深度随荷载及工程地质参数变化的零轴力水平面,当零轴力面深度小于桩基长度时,桩基处于摩擦承载模式,桩基沉降位移等于截面上部桩体的变形量;反之,桩基处于摩擦与桩端共同承载模式,桩基沉降位移等于桩体变形与桩底沉降的叠加。现场试验结果验证了理论方法的正确性。所建立的层状模型和理论方法能方便地模拟近似水平分布的软土地层及其工程地质参数并可直接推广应用于任意层状异性地层的桩基承载设计计算。