柱形結(jié)構(gòu)是一種廣泛存在的海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)形式,如海上風(fēng)機(jī)和燈塔的樁基、導(dǎo)管架平臺(tái)、SPAR平臺(tái)和半潛平臺(tái)等。多年來(lái),波浪與立柱的相互作用問(wèn)題,特別是波浪爬升和砰擊等強(qiáng)非線性問(wèn)題,一直是海洋工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。以往的模型試驗(yàn)多數(shù)關(guān)注波面的演變,對(duì)波面下水體的演變規(guī)律尚不清楚,亟待更深入的研究。因此,有必要開(kāi)展基于模型試驗(yàn)方法的波浪爬升流場(chǎng)精確測(cè)量研究。同時(shí),畸形波是一種瞬時(shí)性、波高很大和異常波形的災(zāi)害性波浪,對(duì)海洋結(jié)構(gòu)物具有極大的威脅。然而,目前對(duì)畸形波流場(chǎng)的研究報(bào)道還不多。本文首先針對(duì)于規(guī)則波和畸形波做了純波浪下的流場(chǎng)的測(cè)量,用線性理論解對(duì)實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較驗(yàn)證。針對(duì)規(guī)則波和畸形波的最大波峰處速度場(chǎng)的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)畸形波的沿水深的速度變化遠(yuǎn)比規(guī)則波劇烈。同時(shí),還對(duì)規(guī)則波和畸形波的流場(chǎng)的演變過(guò)程分別進(jìn)行了深入分析。本文還研究了不同浸沒(méi)深度的立柱在波浪作用下的波浪爬升、波浪砰擊力和立柱周圍流場(chǎng)。通過(guò)模型試驗(yàn),研究波浪參數(shù)和立柱浸沒(méi)深度等因素對(duì)波浪爬升與波浪力影響。同時(shí),對(duì)畸形波的波浪時(shí)歷及對(duì)立柱的波浪力進(jìn)行了小波分析,找出預(yù)測(cè)畸形波作用下波浪力的有效方法。另外,采用粒子成像測(cè)速技術(shù)（PIV）對(duì)規(guī)... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：165 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

游輪wilstar因畸波而受到的損害Fig.1-3DamagetotheNorwegiantankerWilstar,whichwashitbyaroguewavein1974

波峰高達(dá) 18.5m，周期約為 12.5s 的畸形波襲擊了北海水深為 70m 水域的Dranpner，當(dāng)時(shí)海面的有效波高僅為 11.9m，新年波波浪時(shí)歷如圖 1-4 所示。圖1-4 “新年波”畸 波時(shí)歷Fig.1-4 The time history of New Year wave畸形波定義畸形波最常用的叫法有好幾種，這是因?yàn)槟壳皼](méi)有統(tǒng)一的名稱和定義，分別是“freakwave”[44]、 “abnormalwave”[45]、“roguewave”[46]等以及國(guó)內(nèi)的畸形波，瘋狗浪等，在本文中，統(tǒng)一稱這種波浪為“畸形波”或者“freak wave”�；尾ň哂泻艽蟮牟ǜ吆彤惓５牟嫘螤�，出現(xiàn)和消失的時(shí)間和位置都很突然，難以預(yù)料，具有瞬態(tài)性，是一種強(qiáng)非線性、波峰和波谷非常不對(duì)稱的波浪。Klinting& Sand[47]給出了畸形波的判別準(zhǔn)則：1) 最大波高是有效波高的 2 倍以上；

可以精確地通過(guò)程序輸出既定的搖板時(shí)歷。水槽及造波機(jī)和消波灘示意圖如圖 2-1 所示。圖2-1 波浪水槽草圖Fig.2-1 The schematic sketch of the wave basin.實(shí)驗(yàn)中用來(lái)測(cè)量波面升高的是電阻式浪高儀，即通過(guò)測(cè)量因水位變化引起的電阻變化來(lái)獲取波浪時(shí)歷，從浪高儀得來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，輸入到采集電腦中。在實(shí)驗(yàn)前，需要對(duì)電阻式浪高儀進(jìn)行標(biāo)定，來(lái)確定波面升高和電壓的轉(zhuǎn)化系數(shù)。浪高儀安裝在所需要測(cè)量的位置。用來(lái)測(cè)量力的傳感器是 6 分力傳感器，通過(guò)裝在儀器內(nèi)的電阻片受到壓力引起電壓變化，從而轉(zhuǎn)化為力信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)前也需要對(duì) 6 分力進(jìn)行標(biāo)定。所有來(lái)自常規(guī)儀器的數(shù)據(jù)采集頻率均為 100Hz。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]孤立波與不同淹沒(méi)深度水平圓柱體的相互作用[J]. 劉長(zhǎng)根,陶建華.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2006(02)
[2]水平圓柱上波壓力的非線性分析[J]. 薛鴻超,過(guò)達(dá),嚴(yán)以新.  海洋工程. 1983(01)

博士論文
[1]波浪爬升的機(jī)理性探索和半潛式平臺(tái)氣隙響應(yīng)的關(guān)鍵特性研究[D]. 單鐵兵.上海交通大學(xué) 2013

碩士論文
[1]畸形波的數(shù)值模擬及其與海洋結(jié)構(gòu)物相互作用研究[D]. 沈玉稿.上海交通大學(xué) 2013
[2]波浪對(duì)水平圓柱作用的理論分析[D]. 付韻韻.大連理工大學(xué) 2012
[3]粒子圖像測(cè)速（PIV）技術(shù)在水槽波浪中的研究[D]. 龍曉警.天津大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3400193