三维溢油预测模型在大连湾的应用

三维溢油预测模型综合考虑了三维流场、剪流、湍流、风导输移和波浪破碎对海上溢油行为的影响，结合大连湾潮流的特点，预测了大连湾溢油的行为和归宿。旨在为大连湾海上溢油应急行动的决策和海岸油污染防范提供信息。     

波浪与抛石潜堤相互作用的MPS法数值模型研究

为了研究波浪与抛石潜堤相互作用过程中大自由表面变形和堤内渗流等强非线性紊流运动问题,利用改进的MPS法,建立了模拟波浪与抛石潜堤相互作用的MPS法数值计算模型。模型将抛石潜堤假定为均质多孔介质,采用Drew的二相流运动方程描述多孔介质内外的流体运动;通过在动量方程中增加非线性阻力项,并引入亚粒子尺度紊流模型,模拟波浪与可渗结构物相互作用过程中的紊流运动。选取“U”型管中多孔介质内渗流过程和孤立波与可渗潜堤相互作用两个典型的渗流问题,通过将数值计算结果与理论解和实测值的对比分析,对所提出的MPS法紊流渗流模型的模拟精度进行验证。结果表明：基于改进的MPS法构建的垂向二维紊流渗流模型可以很好地再现 “U”型管中多孔介质内渗流以及波浪作用下可渗潜堤内外的复杂流场,显著缓解流-固界面处的压力震荡与粒子分布不均匀问题,实现了较高的模拟精度。     

关于用能量同化波浪作用下溢油乳化的研究思想和思考

介绍加拿大学者用能量概念解决化学实验室锥形瓶或烧杯,水动力学物理模拟实验室水槽以及自然界海岸线波浪破碎等不同尺度下波浪同溢油乳化行为之间关系的同化方法和针对某些特殊问题所采取的措施以及新的尝试.从物理模拟实验室尺度和自然界海岸线尺度提出一些思考问题,并从发展的角度和中国同加拿大研究设备、能力和观点上的差异,提出中国曾经开展的类似研究是否有再度崛起的可能性,使得研究成果成为溢油乳化和溢油清理科学技术的基础,并带动解决冻结水域溢油乳化现象的理论解释.     

跨海桥梁大尺度基础波浪荷载计算方法对比研究∗

波浪荷载是跨海桥梁基础的主要环境荷载之一。为了探究大尺度桥梁基础上各类波浪荷载计算方法的差异,分别采用了当前研究中较常用的Morison方程、规范、基于边界元法的三维绕射理论和基于Navier‐Stokes方程的CFD方法计算了某跨海桥梁大尺度圆端型沉井基础在规则波作用下的波浪荷载,研究了不同结构相对尺度对各方法计算结果的影响,并重点比较分析了后两种数值方法的三维流场分布,三维压力场分布,以及非线性二阶力效应的影响。结果表明,在结构相对尺度为0.2左右时,上述方法的计算结果接近,随着结构相对尺度的增加,边界元与CFD方法依然吻合较好,规范方法给出了较为保守的波浪荷载,Morison方程可能高估了波浪拖曳力的贡献。边界元与CFD方法计算得到的速度场与压力场结果整体趋势一致,但在沉井前端自由液面与物面,沉井侧面的波谷等局部区域会产生明显差异,这可能是由于二者考虑绕射效应与黏性效应的理论不同。在边界元方法中考虑非线性二阶力效应会使其波浪荷载结果小幅度增大,并在频谱中增加差频二阶力及和频二阶力成分,考虑非线性二阶力效应后,边界元与CFD方法的频谱曲线更加吻合,边界元方法能更精确地计算波浪荷载。边界元与CFD方法均能合理地给出大尺度结构物波浪荷载结果,研究结论可为跨海桥梁工程波浪荷载的准确计算提供了依据。     

某海域极端环境下15万吨级FPSO波浪荷载数值研究

目的 评估在役15万吨级FPSO在某海域百年一遇极端波浪作用下典型横剖面的水动力特性,进而得到FPSO的极值荷载,作为FPSO返坞改造的关键控制参数。方法 基于国产自主三维频域线性势流软件COMPASS-WALCS,建立15万吨级FPSO湿表面网格模型,根据三维绕射-辐射理论,计算湿表面上的水动力荷载,将每个绕射单元上的水动压力直接映射到结构模型上进行计算。采用谱分析方法对百年一遇海况进行分析,得到短期运动极值响应。对响应幅值算子(RAO)和波能谱密度进行谱分析,得到极端波浪下的响应谱,进而得到浮体运动和波浪荷载短期预报各种统计值,利用统计方法求得短期响应的最大值。结果 计算了船中部Fr143横剖面的载荷极值,即垂向弯矩、垂向剪力、剖面型心加速度等,发现船舶迎浪时弯矩值最大,随着浪向角增大,弯矩值逐渐减小,剖面垂向剪力则随着浪向角增大逐渐增大。结论 FPSO在极端波浪作用下,其大迎浪角条件下荷载更加危险,需要给予格外关注。     

防波堤:未来海岸线不可缺少的卫士

笔者航海多年,见证了世界各国不同的防波堤。 翻翻国内各种字典、词典,给防波堤的定义都是与海港有关．如《现代汉语词典》给的定义是：海港、大湖泊或水库中为了防止波浪冲击停泊的船只等而修建的建筑物,多用沙、石等材料筑成。随便在网上搜索一下,防波堤定义都没有跳出港湾这个圈子。     

海南小海潟湖环境的破坏与治理

从口门稳定性的角度,分析了三大人为工程(太阳河改道、在通道口修筑北堤和封堵南汊道及约5 km2的潮滩被围垦)所起的作用以及波浪动力对小海口门演变的影响,认为小海潟湖潮汐通道在其演变进程中,由于潮汐弱而波能相对较强,目前仍属波浪作用为主型,依据自己多年的研究工作,首次提出以口门复式断面和通道分汊的方法对小海及该类型潟湖进行治理.     

台风灾害下复杂海域桥址区波高特性研究

台风带来的巨浪对位于复杂海域海洋桥梁的建设和运营构成严重威胁。某在建跨海大桥位于福建沿海台风灾害高发区,桥址区岛屿众多,地形复杂,海洋环境恶劣。为研究复杂海域桥址区的台风期波高特性,现场实测了该海域在台风"杜鹃"期间的60h波面数据。通过对实测波面数据进行错误数据和潮位趋势剔除,缺失数据重构等步骤,得到了台风期间实测波高数据。通过对实测波高数据进行线性回归,计算了各个统计波高的比值,并与规范值进行比较。此外,还研究并讨论了适宜于该海域波高的概率分布形式。结果表明:(1)该区域台风期统计波高比值与《港口与航道水文规范》中的相近,但具体到每个小时,具有较强随机性;(2)Gumbel分布与台风期复杂海域桥址区的实测经验波高分布吻合较好。该研究对海洋桥梁设计、施工和极端波浪防灾具有指导意义和参考价值。     

波浪作用下海上溢油潜入水体的动力学研究进展

海上溢油经过风化和海洋动力等多重作用下,会发生沉潜,进而异地上浮,其海上行为和环境危害已引起国内和国际上的关注。文章介绍了波浪作用下溢油潜入水体的不同过程,其包括油滴的夹带、分散、聚集和上浮;并对各国学者不同规模的研究方法、研究成果及近年来溢油潜浮动力学模型的推进情况进行介绍。最后,根据潜浮动力学模型建模要求,对当前研究进行评述,并提出建议。