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波浪-海工结构物-海床相互作用全动态耦合数值模拟理论与方法
发布时间:2015-12-05    访问次数:

       波浪-海工结构物-海床相互作用及海床失稳机理在海工结构物设计、管理和维护中是至关重要的。海工结构物具有复杂结构型式,其周边的波浪演变和海床响应是典型的非线性问题,对波浪-海工结构物-海床相互作用及海床失稳机理缺乏整体认识将导致在海工结构物正常使用中存在很大的不确定性。

      

       研究团队紧紧围绕这一重要科学问题,提出地形和水流共同影响下不规则波浪破碎能量耗散表达式与考虑水滚影响的波面剪切应力表达式,建立了复杂水文和地形条件下港口航道工程随机波浪数学模型,揭示了波生流最大流速与破碎点空间不同步的机理;求解BOIT土体多孔弹性介质理论,推导出波浪作用下海床土体准静态响应、半动态响应和全动态响应的解析解,指出各响应模态的适用范围,明确了海床厚度、土体渗透率、饱和度、剪切模量等参数对孔隙水压力、土体有效应力和液化深度的影响规律;基于VARANS非线性水动力方程和BOIT土体多孔弹性介质理论,提出波浪-海工结构物-海床相互作用的全动态、多向耦合数值模拟方法,建立流固土耦合数学模型PORO-WSSI II,模型计算结果与现场观测、室内试验数据相吻合,为实际复杂工程的稳定研究提供有效手段。
       该成果获得2013年度海洋工程科学技术奖二等奖。