工程力学 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (10): 238-243.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0399

• 其他工程学科 • 上一篇    下一篇

多向不规则波浪作用下群墩结构所受波浪力的实验研究

季新然1,2, 邹丽3, 柳淑学4, 王道儒2   

  1. 1. 海南大学土木与建筑工程学院, 海南, 海口 570228;
    2. 海南省海洋与渔业科学院, 海南, 海口 570206;
    3. 大连理工大学船舶工程学院, 辽宁, 大连 116024;
    4. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁, 大连 116024
  • 收稿日期:2018-07-17 修回日期:2019-08-16 出版日期:2019-10-25 发布日期:2019-04-11
  • 通讯作者: 邹丽(1981-),女,辽宁人,教授,博士,博导,从事非线性波浪研究(E-mail:lizou@dlut.edu.cn). E-mail:lizou@dlut.edu.cn
  • 作者简介:季新然(1986-),男,河南人,讲师,博士,从事港口、海岸和近海工程研究(E-mail:jixinran2005@gmail.com);柳淑学(1965-),男,河北人,教授,博士,博导,从事港口、海岸和近海工程研究(E-mail:liusx@dlut.edu.cn);王道儒(1965-),男,海南人,研究员,博士,从事海洋水动力学研究(E-mail:wangdr6@vip.sina.com).
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51709069,51522902,51579040);海南省自然科学基金面上项目(517058);海南省科协青年科技英才创新计划项目(QXXM201709);中央高校基本科研业务费专项资金项目(DUT17ZD233);工信部联装[2016]22号海南省科研院所技术开发专项项目(2019)

EXPERIMENTAL STUDY ON THE MULTIDIRECTIONAL WAVE FORCE ON AN ARRAY OF CYLINDERS

JI Xin-ran1,2, ZOU Li3, LIU Shu-xue4, WANG Dao-ru2   

  1. 1. College of Civil Engineering and Architecture, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China;
    2. Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences, Haikou, Hainan 570206, China;
    3. School of Naval Architecture Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China;
    4. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China
  • Received:2018-07-17 Revised:2019-08-16 Online:2019-10-25 Published:2019-04-11

摘要: 实际海域中波浪是多向不规则的,波浪的方向分布宽度对作用在结构物上的波浪力具有显著的影响。为了研究方向分布对大尺度群墩结构所受波浪力的影响规律,该文通过物理模型实验模拟了多向不规则波浪与群墩结构的相互作用。通过对波浪荷载的时间过程线进行统计分析得到了作用在墩柱上的正向力、横向力。实验结果表明波浪的方向分布对群墩结构中墩柱所受横向力具有明显的影响。多向波浪作用时,墩柱所受横向力随着方向分布宽度的增大有显著的增大趋势,且后排墩柱受方向分布宽度的影响较前排墩柱更明显。

关键词: 多向不规则波浪, 方向分布, 群墩, 波浪力, 波浪荷载

Abstract: Real sea waves are multidirectional random waves. The wave directional distribution has a significant effect on the wave load. To study the effect of wave directional distribution on wave forces, a wave basin experiment on multidirectional wave loads on an array of large-scale cylinders was carried out. The normal and transverse forces were obtained through the statistical analysis of the time histories of the wave forces. The experimental results show that the wave directional distribution has a remarkable influence on the transverse force. As the wave directional distribution becomes wider, the transverse force increases significantly. The rear cylinders in the array are more affected by the directional distribution than the front ones.

Key words: multidirectional random waves, wave directional distribution, cylinders, wave force, wave load

中图分类号: 

  • P751
[1] MacCamy R C, Fuchs R A. Wave forces on piles:A diffraction theory[M]. Washington D C:US Army Beach Erosion Board, Technical Memorandum No.69, 1954:1-17.
[2] Linton C M, Evans D V. The interaction of waves with arrays of vertical circular cylinders[J]. Journal of Fluid Mechanics, 1990, 215:549-569.
[3] Niedzwecki J M, Duggal A S. Wave runup and forces on cylinders in regular and random waves[J]. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 1992, 118(6):615-634.
[4] Ohl C O G, Eatock Taylor R, Taylor P H, et al. Water wave diffraction by a cylinder array. Part 1. Regular waves[J]. Journal of Fluid Mechanics, 2001, 442:1-32.
[5] Ohl C, Taylor P H, Eatock Taylor R, et al. Water wave diffraction by a cylinder array. Part 2. Irregular waves[J]. Journal of Fluid Mechanics, 2001, 442:33-66.
[6] Akyildiz H. Experimental investigation of pressure distribution on a cylinder due to the wave diffraction in a finite water depth[J]. Ocean Engineering, 2002, 29(9):1119-1132.
[7] 康啊真, 祝兵, 邢帆, 等. 超大型结构物受波浪力作用的数值模拟[J]. 工程力学, 2014, 31(8):108-115. Kang A'zhen, Zhu Bing, Xing Fan, et al. Numerical simulation of wave forces on very large structures[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(8):108-115. (in Chinese)
[8] 严开, 邹志利, 李献丽. 不同二阶绕射波浪力理论公式的结果互比[J]. 工程力学, 2013, 30(4):28-34. Yan Kai, Zou Zhili, Li Xianli. The results contrast with different theory formula of second-order diffraction wave force[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(4):28-34. (in Chinese)
[9] 张家瑞, 魏凯, 秦顺全. 基于贝叶斯更新的深水桥墩波浪动力响应概率模型[J]. 工程力学, 2018, 35(8):138-143, 171. Zhang Jiarui, Wei Kai, Qin Shunquan. A bayesian updating based probabilistic model for the dynamic response of deepwater bridge piers under wave loading[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(8):138-143, 171. (in Chinese)
[10] 季新然, 柳淑学, 李金宣, 等. 多向不规则波浪作用下大尺度墩柱上爬高的数值研究[J]. 工程力学. 2014, 31(10):248-256. Ji Xinran, Liu Shuxue, Li Jinxuan, et al. Numerical research on multidirectional wave run-up on large cylinders[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(10):248-256. (in Chinese)
[11] Ji X R, Liu S X, Li J X, et al. Experimental investigation of the interaction of multidirectional irregular waves with a large cylinder[J]. Ocean Engineering, 2015, 93(1):64-73.
[12] 季新然,任智源,柳淑学,李金宣.多向波浪作用下大尺度墩柱所受波浪力的试验研究[J]. 水科学进展, 2018, 29(4):574-582. Ji X R, Ren Z Y, Liu S X, et al. Experimental study on the wave force loads on a large-scale cylinder by multidirectional waves[J]. Advances in Water Science, 2018, 29(4):574-582.
[13] 季新然, 柳淑学,李金宣. 多向不规则波浪作用下大尺度圆柱受力的实验研究[C]. 中国海洋工程学会.第十六届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上). 大连:中国海洋工程学会, 2013:8. Ji Xinran, Liu Shuxue, Li Jinxuan, et al. Study on the interactional of multidirectional random wave with cylinder by experiment[C]//Proc of the 16th China ocean engineering conference. Dalian:The Society of Ocean Engineering, 2013:8. (in Chinese)
[14] Goda Y. A comparative review on the functional forms of directional wave spectrum[J]. Coastal Engineering Journal, 1999, 41(1):1-20.
[15] Longuet-Higgins M S, Cartwright D E, Smith N D. Observations of the directional spectrum of sea waves using the motions of floating buoy[C]. New Jersey:Ocean Wave Spectra, 1961:111-132.
[16] 俞聿修, 柳淑学. 随机波浪及其工程应用[M]. 第四版. 大连理工大学出版社, 2010:165-171. Yu Yuxiu, Liu Shuxue. Random wave and its applications for engineering[M]. 4th ed. Liaoning:Dalian University of Technology Press, 2010:165-171. (in Chinese)
[1] 苏晓杰, 宁德志, 滕斌, 张旭. 带窄缝多箱体系统波浪荷载特性分析[J]. 工程力学, 2016, 33(4): 233-240.
[2] 柳国环, 练继建, 燕翔. 差动和波浪力激励下海床-桩-墩-桥的地震弹塑性:原理、方法、程序与智能建模[J]. 工程力学, 2015, 32(6): 133-140.
[3] 康啊真, 祝兵, 邢帆, 韩兴. 超大型结构物受波浪力作用的数值模拟[J]. 工程力学, 2014, 31(8): 108-115.
[4] 季新然, 柳淑学, 李金宣, 贾伟. 多向不规则波浪作用下大尺度墩柱上爬高的数值研究[J]. 工程力学, 2014, 31(10): 248-256.
[5] 严开,邹志利,李献丽. 不同二阶绕射波浪力理论公式的结果互比[J]. 工程力学, 2013, 30(4): 28-34.
[6] 童朝霞;张建民;张 嘎. 应力主轴旋转对波浪作用下堤防变形的影响分析[J]. 工程力学, 2009, 26(10): 67-073.
[7] 贺五洲;耿进柱. 求解三维物体波浪荷载的边界元模型[J]. 工程力学, 2005, 22(2): 11-15.
[8] 贺五洲;陈炜. Stokes波在铅垂圆柱上绕射的二阶分析[J]. 工程力学, 2004, 21(6): 177-182.
[9] 王栋;栾茂田. 波浪作用下粘弹性海床动力响应的数值分析[J]. 工程力学, 2002, 19(4): 130-134.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 隋允康;李善坡. 改进的响应面方法在二维连续体形状优化中的应用[J]. 工程力学, 2006, 23(10): 1 -6 .
[2] 劳裕华;白力更;邵永健;朱聘儒. 火灾下压型钢板组合板的内力分析[J]. 工程力学, 2010, 27(03): 107 -111 .
[3] 潘秀珍;郝际平;王德法;朱轶韵;高 杰. 单斜杆耗能器偏心支撑结构的抗震性能研究[J]. 工程力学, 2010, 27(6): 57 -064 .
[4] 王克海;李 茜;韦 韩. 汶川地震对我国地震区划图与桥梁抗震设计的启示[J]. 工程力学, 2010, 27(6): 120 -126 .
[5] 张志田;陈政清;李春光. 桥梁气动自激力时域表达式的瞬态与极限特性[J]. 工程力学, 2011, 28(2): 75 -085 .
[6] 郭鹏飞;韩英仕. 离散变量结构优化设计的拟满应力遗传算法[J]. 工程力学, 2003, 20(2): 95 -99 .
[7] 陈徐均;沈庆;崔维成. 浮基多刚体系统动力分析[J]. 工程力学, 2002, 19(5): 139 -143 .
[8] 于德介;雷慧. 用BP神经网络诊断结构破损[J]. 工程力学, 2001, 18(1): 56 -61 .
[9] 罗运军;刘清珺;王泽山. 低温感包覆火药装药的两相流内弹道数值模拟[J]. 工程力学, 1998, 15(3): 69 -76 .
[10] 张军;刘建勋;徐进;李伟;穆荣. 结构损伤诊断的模态柔度差曲率法[J]. 工程力学, 2011, 28(12): 112 -118 .
X

近日,本刊多次接到来电,称有不法网站冒充《工程力学》杂志官网,并向投稿人收取高额费用。在此,我们郑重申明:

1.《工程力学》官方网站是本刊唯一的投稿渠道(原网站已停用),《工程力学》所有刊载论文必须经本刊官方网站的在线投稿审稿系统完成评审。我们不接受邮件投稿,也不通过任何中介或编辑收费组稿。

2.《工程力学》在稿件符合投稿条件并接收后会发出接收通知,请作者在接到版面费或审稿费通知时,仔细检查收款人是否为“《工程力学》杂志社”,千万不要汇款给任何的个人账号。请广大读者、作者相互转告,广为宣传!如有疑问,请来电咨询:010-62788648。

感谢大家多年来对《工程力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我们!

《工程力学》杂志社

2018年11月15日