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期刊信息/Journal information
海洋工程
海洋工程

左其华

双月刊

1005-9865

oesjtu@sjtu.edu.cn

025-85829332

210029

南京市广州路223号

海洋工程/Journal The Ocean EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1983年，是一种既有理论又有应用科学的综合性技术科学刊物。贯彻双百方针、交流科研成果，开展学术讨论、沟通科技情报，以促进我国海洋工程科学的不断发展。欢迎海洋工程方面的专家和学者投稿。
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    考虑倾斜角度的T梁与箱梁极端波浪作用受力研究

    邓年春张志豪韦承勋余松泽...
    106-118页
    查看更多>>摘要：近海桥梁所处海洋环境极为复杂,极易受到海啸及风暴潮等极端波浪灾害的威胁,倾斜的T形与箱形桥梁上部结构不同的截面形式在极端波浪作用下所受波浪力存在较大差异,应对其进一步研究比较并区别考虑.通过数值模拟方法以孤立波模拟海啸极端波浪,开展极端波浪对倾斜桥面结构影响的数值研究.首先对数值水槽中的波浪模拟效果及波浪力计算准确性进行验证,在此基础上,研究不同淹没深度、波高及桥面倾斜角度变化条件下T梁和箱梁所受波浪力特点,并比较两者受力差别.研究结果表明:总体上,波高越高两种主梁所受竖向力、水平力和弯矩越大;T梁与箱梁水平力峰值和竖向力峰值往往发生在负倾角范围;T梁与箱梁处于未淹没状态时受波浪砰击影响,所受波浪力主要由砰击力主导,T梁受梁肋间空区影响,发生多次砰击作用,箱梁发生单次砰击作用,主梁截面形式对主梁所受波浪力影响显著.半淹没情况下,在相同波高和倾角条件下T梁竖向力和水平力峰值均大于箱梁竖向力和水平力峰值,由负倾角所主导.全淹没情况下,主梁主要受极端波浪动水压力作用,T梁与箱梁空区被水体填满,两者腹板几何形状对竖向动水压力影响较小,而对水平力峰值有显著影响.

    极端波浪桥梁上部结构波浪力近海桥梁数值模拟

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    孤立波与多排水平板相互作用的数值研究

    李慧敏丁伟业蔡涛孙宏月...
    119-129页
    查看更多>>摘要：利用FLUENT进行二维波浪水槽数值模拟,对孤立波作用下多排水平板的水动力特性开展研究.首先通过与试验结果的对比,验证数值模型在处理孤立波与水平板相互作用问题上的准确性;然后分析相对波高、板宽、相对板间隙和相对潜深等参数对多排水平板消浪性能的影响,通过分析流场和涡量场,讨论多排水平板结构的消波机理.研究结果表明:当相对板间隙j/B在0.02～0.10范围内时,多排水平板的消浪效果最好,优于单排水平板;多排水平板为水体交换提供了空间,并降低了结构受力,在减少施工用料的同时还具有良好的消浪能力.

    多排水平板反射系数透射系数能耗系数涡量场

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    双消浪室有顶板开孔沉箱数值研究

    唐晓成刘华宇陈洪洲史国家...
    130-141页
    查看更多>>摘要：采用基于泰勒级数展开的CSPH(corrective smoothed particle hydrodynamics)方法和Riemann解改进了光滑粒子流体动力学(SPH)方法,模拟了波浪与双消浪室有顶板开孔沉箱的相互作用.通过与试验数据的对比,验证了数值方法的准确性和适用性.分析了顶板高度s、消浪室宽度B和开孔率μ等因素对沉箱附近波面η和水平波压力p的影响.结果表明:在计算波浪条件下,顶板高度s和开孔率μ是沉箱波面峰值的主要影响因素,而消浪室宽度B对波面峰值的影响较小;同时,随着顶板高度s的增加,静水位处前开孔板和后实体墙的波压力峰值均逐渐减小,而后开孔板的波压力峰值先减小后增大.此外,改进后的SPH方法还可用于研究水粒子的压力场和速度场的情况,追踪水粒子在不同位置、不同时刻的瞬时速度,描述水粒子的运动状态,为研究波浪和开孔沉箱的相互作用提供了有效手段.

    双消浪室开孔沉箱SPH方法水粒子速度场顶板高度波压力

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    弹性胶囊振荡水柱式波能转换装置的水动力特性研究

    余海涛白志刚王英志刘宣...
    142-156页
    查看更多>>摘要：波浪能是一种极具潜力的可再生能源.为推进波能资源的利用,开发具有应用前景的新型波能转换装置(WEC),提出了创新性的弹性胶囊振荡水柱式(EC-OWC)波能转换装置,设计建立了物理试验模型.通过膨胀波试验,研究了弹性胶囊的膨胀特性和自由膨胀波的运动特性;通过波浪试验,研究了装置与波浪耦合作用时的水动力性能,以及波浪和模型参数对系统振荡和波高放大比的影响.结果显示:装置内外水头差由0增加至30 cm时,自由膨胀波波速由约3.02 m/s减小至1.90 m/s,与一维纵波理论结果规律相符;相对水深在0.064 4～0.078 2范围内时,稳定后的波高放大比基本均超过4,其中相对水深值为0.070 6时达到最大波高放大比6;波高放大比随相对水头的增大先增大后减小,相对水头值为6时达到最大波高放大比6.5;波高放大比在相对管长为1.77时达到最大值6.35.结果表明:一维纵波理论可为弹性胶囊的设计提供支撑;控制水头差可有效调整装置的自然振荡周期;当装置内外振荡周期相匹配时,系统达到近似共振,装置内部膨胀波为驻波,且当胶囊长度接近半波长时,波高放大比达到最大.通过对EC-OWC模型的初步水动力性能试验研究,展示了该装置的优越性能和共振特性,可为此类WEC的开发提供参考.

    波浪能膨胀波波能转换装置振荡水柱模型试验

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    基于双目立体视觉数据的波浪场重构研究

    李蒙刘曾
    157-164页
    查看更多>>摘要：为及时准确地获取波面信息,建立了基于双目立体视觉的波面重构流程,从二维波面图像中快速获取三维波面分布.使用双目相机拍摄的波面图像对作为原始数据完成相机参数标定,基于加速鲁棒性特征算法、金字塔搜索法和极线约束完成波面特征点的提取和立体匹配.最后通过立体矫正、视差图分析及图片后处理优化流程实现波浪场的三维点云重构,并选取重构区域作线性插值划分均匀网格,将三维点云投影至二维波面原始图像完成可视化.研究结果表明,在光照条件良好、风浪等级相对较大的情况下,双目立体视觉模型能够准确提取波面特征点,重建的三维点云能够再现波面,具有使用便捷且成本较低的特点,为后续做波浪等级分析及波高预报的相关研究奠定了基础.

    双目立体视觉波浪场重构三维点云加速鲁棒性特征算法金字塔搜索法

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    滦河口退养还滩工程引起的径潮相互作用变化分析

    徐海珏粟雅磬黄哲白玉川...
    165-177页
    查看更多>>摘要：围垦养殖对河口海岸的水动力和水环境带来了潜在危害,因此,在围垦区逐渐开始实施退养还滩工程以修复河口的水动力环境.但是,目前对于退养还滩工程引起的水动力变化还缺少完善的评价和研究.以滦河口退养还滩工程为研究对象,构建二维水动力数值模型,从水动力场、纳潮能力和行洪能力三个方面研究还滩工程对滦河口径潮作用特征的影响.结果表明:滦河口退养还滩工程区域面积约300 hm2,河口断面扩宽造成了河口内水动力条件的变化.径流动力明显减弱,洪季河道内下泄流速最大降幅约为61.82%;潮流动力显著增强,枯季时潮流上溯流速增加0.25 m/s;径潮作用平衡位置向上游移动.河口纳潮能力显著增强,枯季大潮期间涨潮历时延长了12.5%,涨潮周期纳潮通量增长了219.8%.河口行洪能力明显提高,河道内洪季最大水面降幅达45.8%,水力坡度逐渐减缓,主动力轴线流速明显降低.退养还滩工程有利于河口的防洪御潮及生态环境改善,建议进一步加大实施力度.

    滦河口退养还滩水动力场纳潮量行洪能力

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    基于深海矿车-稀软土相互作用的矿车触底过程分析

    李宗晏陈旭光刘学麟刘茜茜...
    178-190页
    查看更多>>摘要：多金属结核赋存在深海5.0 km左右的平原区域,该区域的稀软沉积物含水率高、承载力低.深海采矿车在触底过程中,矿车下方稀软沉积物受到冲击后易发生扰动破坏,从而极易引发矿车沉陷,这将严重影响矿车的正常作业,甚至会导致停机.矿车是否沉陷与其触底后的应力分布形式密切相关,但尚无理论对其进行分析.通过开展采矿模型车不同触底速度下的触底试验,揭示了矿车触底后下方土体竖向应力随时间的变化规律及分布范围.在传统理论基础上,推导并验证了一种考虑履齿影响的竖向应力值的理论公式.研究发现,触底后下方土体的应力值会快速增长并趋稳定,且达到稳定应力值所需时间与触底速度成反比.随着触底速度增大,矿车下方应力泡形状会从平滑单峰向单峰两侧有平台的形状变化,车体正下方的应力传播得最远.相对于平板,履齿板应力影响深度显著增加.经误差分析,改进的理论公式比传统理论与试验结果吻合效果更好,提升了深海矿车触底后应力计算精度.文中研究围绕矿车触底后的海床应力分布进行了一系列讨论,可为深海矿车低扰动、防沉陷设计提供理论参考.

    深海采矿车触底速度应力分布稀软沉积物应力云图

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    深海水力射流对深海沉积物底质的冲蚀特性研究

    严加豪刘茜茜高兴政刘学麟...
    191-206页
    查看更多>>摘要：康达式射流作为深海采矿集矿方法之一已被广泛接受,但现有研究均较少关注结核的剥离及沉积物扰动特性,导致无法准确评估康达式流场下结核的开采效果及其对深海环境的影响.研究分析不同参数下康达式射流冲蚀开采结核及海床的扰动特性,并进行开采参数优化.研究结果表明:射流集矿作用下,海床受扰动后形成不规则椭圆形冲蚀坑;冲蚀坑深度与射流流速、射流角度呈正相关,随附壁板曲率半径的增大先增大后减小,最佳附壁板曲率半径为100 mm;当射流流速低于5 m/s时,考虑提升效率,射流角度优选55°,当射流流速高于(含)5 m/s时,考虑低扰动要求,射流角度优选45°,最佳开采参数组合为射流流速为5 m/s,射流角度为45°,附壁板曲率半径为100 mm.建立了深海水力集矿射流扰动深度的预测公式,为实际深海水力开采装置低扰动优化设计提供参考.

    深海采矿多金属结核射流开采参数优化

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