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不规则波作用下岸基式振荡水柱波能装置的水动力性能研究
1
作者 傅磊 宁德志 +1 位作者 王荣泉 Robert Mayon 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期101-110,共10页
为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在... 为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验,对数值模型的有效性进行了验证。研究发现,在不规则波作用下,OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低,特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比,不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低,而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小,其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。 展开更多
关键词 振荡水柱 波能转换装置 不规则波 高阶边界元 波浪非线性
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不规则波作用下回转体出水过程数值研究
2
作者 王凡瑜 权晓波 +1 位作者 魏海鹏 孔德才 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期18-23,共6页
为研究波浪环境对跨介质回转体出水过程受力及运动的影响,基于P-M谱模拟了半球头回转体在不规则波条件下的出水过程,获得了回转体受力特性与运动特性。结果表明:回转体所受法向力主要来源于柱段中部不对称压力分布,所受俯仰力矩主要来... 为研究波浪环境对跨介质回转体出水过程受力及运动的影响,基于P-M谱模拟了半球头回转体在不规则波条件下的出水过程,获得了回转体受力特性与运动特性。结果表明:回转体所受法向力主要来源于柱段中部不对称压力分布,所受俯仰力矩主要来源于头部和柱段尾部的不对称压力分布;回转体质心水平位移和俯仰姿态的方向与回转体遭遇的波峰波谷演化阶段相关,而量值与回转体遭遇的波峰波谷高度差相关。 展开更多
关键词 回转体 出水 不规则波 P-M谱 数值模拟
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波浪对海上施工平台砰击作用的试验研究II:不规则波
3
作者 耿宝磊 高璞 +2 位作者 张雨 黄红梅 金瑞佳 《水道港口》 2023年第6期864-875,共12页
为研究施工平台下表面在波浪场中可能受到的砰击荷载,通过几何比尺为1?50的物理模型试验开展了不规则波对不同倾角和不同高度海上平台的砰击作用三维水池试验研究,讨论了入射有效波高、相对板长、平台净空高度和平台倾角与波浪砰击压强... 为研究施工平台下表面在波浪场中可能受到的砰击荷载,通过几何比尺为1?50的物理模型试验开展了不规则波对不同倾角和不同高度海上平台的砰击作用三维水池试验研究,讨论了入射有效波高、相对板长、平台净空高度和平台倾角与波浪砰击压强和砰击压力的关系。研究结果表明,平台在不规则波作用下的砰击压强及砰击压力极值具有随机性,经过傅里叶变换,其作用周期与波浪周期一致,并存在明显的高阶成分;5个倾角平台受到的砰击压力随着相对板长的增大而减小,即长波引起的砰击力较大,短波造成的砰击力较小;考虑波浪要素及结构倾角和平台净空高度等因素的影响,给出不规则波作用下固定式海上施工平台下表面受到波浪砰击力有效值的计算表达式,可快速得到平台受到的波浪砰击力,并分析了规则波和不规则波引起砰击力的关系。 展开更多
关键词 不规则波 海上施工平台 砰击 物理模型试验
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长峰与短峰不规则波对船舶运动与波浪载荷的影响分析 被引量：1
4
作者 焦甲龙 张皓 +1 位作者 陈远明 孙树政 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第1期107-115,共9页
[目的]为了研究真实三维海况短峰波中船舶运动与波浪载荷响应,克服现阶段二维长峰波假设的思路束缚,提出一种短峰波中船舶运动与波浪载荷的预报方法。[方法]基于频域谱分析法和概率统计法,预报二维长峰不规则波及三维短峰不规则波中船... [目的]为了研究真实三维海况短峰波中船舶运动与波浪载荷响应,克服现阶段二维长峰波假设的思路束缚,提出一种短峰波中船舶运动与波浪载荷的预报方法。[方法]基于频域谱分析法和概率统计法,预报二维长峰不规则波及三维短峰不规则波中船舶运动与载荷响应的短期及长期统计值,并分析短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应的影响。随后,基于水池模型试验和大尺度模型海上试验,对比验证长峰与短峰不规则波中船舶运动与载荷短期响应谱及概率统计值的差异性。[结果]结果显示,在同等级海况下迎浪航行时,长峰波会夸大船舶的载荷响应统计均值,而低估真实海浪下的极值载荷;二维长峰波中的船舶运动及加速度能量集中在某一频率附近。[结论]船舶在真实三维海浪中的运动与载荷响应与二维长峰波中的响应存在显著差异,短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应有着显著影响。 展开更多
关键词 短峰不规则波 方向函数 船舶耐波性 波浪载荷 运动与载荷响应
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不规则波中浮式平台波漂力及运动计算研究
5
作者 王和静 李德玉 +2 位作者 陈纪康 马山 段文洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期903-909,共7页
为研究分析系泊浮式生产储油平台波浪漂移力计算精度和耦合运动时域模拟的方法,本文使用自主开发的一阶泰勒展开边界元方法对某浮式生产储油平台在压载工况下的频域波浪漂移力进行了计算,并与商业软件AQWA、WAMIT计算的漂移力结果作对... 为研究分析系泊浮式生产储油平台波浪漂移力计算精度和耦合运动时域模拟的方法,本文使用自主开发的一阶泰勒展开边界元方法对某浮式生产储油平台在压载工况下的频域波浪漂移力进行了计算,并与商业软件AQWA、WAMIT计算的漂移力结果作对比分析。在频域计算的基础上,使用基于异步耦合方法开发的系泊浮体耦合运动分析程序对浮式生产储油平台在多个不规则波海况下的非线性运动响应进行时域模拟,并与模型试验测试结果作对比,分析了数值模拟精度。从结果显示可知计算结果吻合较好,即使是更为复杂的海况,在海浪和海流同向的情况下,异步耦合分析程序也能获得与模型试验较为一致的结果。 展开更多
关键词 泰勒展开边界元方法 波浪漂移力 异步耦合 非线性运动 模型试验 不规则波 系泊浮式生产储油平台 水动力性能
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多向不规则波浪模拟的降维方法
6
作者 刘章军 张文远 彭辉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期12-20,共9页
基于多向不规则波的3种传统Monte Carlo模拟方法,提出了相应的时空随机场源谱表达,通过引入随机函数的降维思想,推导了3种多向不规则波模拟的降维方法,实现了仅用2个~4个基本随机变量即可精确表达多向不规则波随机场。数值算例表明,采... 基于多向不规则波的3种传统Monte Carlo模拟方法,提出了相应的时空随机场源谱表达,通过引入随机函数的降维思想,推导了3种多向不规则波模拟的降维方法,实现了仅用2个~4个基本随机变量即可精确表达多向不规则波随机场。数值算例表明,采用三种降维方法模拟所得代表性样本集的有效波高均符合规范要求。同时,代表性样本集的二阶统计量(模拟值)与目标值拟合一致,且总体上比传统Monte Carlo方法精度更高,验证了降维方法的有效性。此外,通过对比分析三种降维方法的模拟精度和效率,建议了最适用于工程应用的多向不规则波模拟方法,这为结合概率密度演化理论进行海洋工程结构在随机海浪作用下的动力可靠度精细化分析提供了有效途径。 展开更多
关键词 多向不规则波 源谱表达 方向谱 随机函数 降维方法
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不规则波作用下浮式平台对浮式栈桥运动响应特性的影响
7
作者 陈徐均 陈兮 +1 位作者 计淞 黄恒 《陆军工程大学学报》 2023年第2期1-9,共9页
浮式平台-浮式栈桥系统具有运输拼组快速,受海底地形环境影响小等优点,在陆-海间大规模人员、物资和装备输送中发挥重要作用。为探究浮式平台-浮式栈桥系统在波浪中的运动响应特性,基于势流理论建立了浮式平台-浮式栈桥多浮体系统的数... 浮式平台-浮式栈桥系统具有运输拼组快速,受海底地形环境影响小等优点,在陆-海间大规模人员、物资和装备输送中发挥重要作用。为探究浮式平台-浮式栈桥系统在波浪中的运动响应特性,基于势流理论建立了浮式平台-浮式栈桥多浮体系统的数值模型,计算了该系统的运动响应,并与水池试验的测量结果进行了对比验证。结果表明所建立的数值模型能够较为准确地反映该多浮体系统在不规则波中的运动响应特性。在此基础上,进一步研究了不同波浪谱峰频率、浪向角和桥节相对平台位置下平台对浮式栈桥运动响应的影响。分析发现:高频波浪下平台对栈桥运动的屏蔽效果较低频波浪下更优,运动响应可减少约40%~50%;迎浪状态下平台对栈桥运动的屏蔽效果优于斜浪状态;当波浪入射方向相对稳定且浪向角小于20°时,相较于将栈桥布置于近浪侧和中部的情况,平台对远浪侧栈桥运动的屏蔽效应更显著。 展开更多
关键词 浮式栈桥 运动响应 数值模拟 不规则波
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数值水池短峰不规则波模拟研究 被引量：13
8
作者 冯光 吴乘胜 +2 位作者 郑文涛 顾民 朱德祥 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第4期347-354,共8页
基于粘性数值波浪水池技术,对短峰不规则波进行数值模拟。文中首先改进了长峰不规则波的数值模拟方法,并使用改进后的方法进行了不同海况下长峰不规则波数值模拟,模拟效果明显改善,数值模拟结果与目标值/谱吻合相当好。之后进行了短峰... 基于粘性数值波浪水池技术,对短峰不规则波进行数值模拟。文中首先改进了长峰不规则波的数值模拟方法,并使用改进后的方法进行了不同海况下长峰不规则波数值模拟,模拟效果明显改善,数值模拟结果与目标值/谱吻合相当好。之后进行了短峰不规则波的数值模拟,模拟结果与特征值/目标谱也相当接近。 展开更多
关键词 短峰不规则波 长峰不规则波 数值模拟 RANS方程 VOF方法
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长峰不规则波与短峰不规则波对船舶失速影响的分析 被引量：7
9
作者 王艳霞 陈京普 魏锦芳 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2012年第A01期13-18,共6页
船舶在波浪中的失速系数fw是新造船舶能效设计指数EEDI公式中的一个重要参数,它的计算方法是当前的一个热点。考虑到真实海浪常呈现三维特性,采用了国际海事组织(IMO)的GHG会议进展中推荐的频率谱以及ITTC建议的方向扩展函数,分析研究... 船舶在波浪中的失速系数fw是新造船舶能效设计指数EEDI公式中的一个重要参数,它的计算方法是当前的一个热点。考虑到真实海浪常呈现三维特性,采用了国际海事组织(IMO)的GHG会议进展中推荐的频率谱以及ITTC建议的方向扩展函数,分析研究长峰不规则波与短峰不规则波对船舶失速的影响。计算结果表明,长峰不规则波与短峰不规则波中船舶增阻是有差别的,从而对fw也产生一定的影响。 展开更多
关键词 失速系数 EEDI 长峰不规则波 短峰不规则波
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蛇形多向不规则波造波机波浪产生方法及特性 被引量：12
10
作者 李木国 柳淑学 +2 位作者 张群 郭美谊 王静 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期354-361,共8页
介绍了自行研制的蛇形多向不规则波造波机系统.造波机宽28m,由70块高0.9m、宽0.4m的造波板组成.在此基础上论述了分段式造波机产生波浪的原理及方法,并对其产生的斜向和多向不规则波的波浪统计特性以及波浪的频谱和方向分布进行了试验研... 介绍了自行研制的蛇形多向不规则波造波机系统.造波机宽28m,由70块高0.9m、宽0.4m的造波板组成.在此基础上论述了分段式造波机产生波浪的原理及方法,并对其产生的斜向和多向不规则波的波浪统计特性以及波浪的频谱和方向分布进行了试验研究.结果表明,研制的造波机各项性能达到了预期的指标,可产生较理想的单向和多向不规则波. 展开更多
关键词 造波机 蛇形多向不规则波 波浪产生方法 方向谱 波浪模拟 系统组成
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无反射不规则波造波机系统的研究 被引量：13
11
作者 柳淑学 吴斌 +1 位作者 李木国 王静 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2003年第5期532-539,共8页
　水槽不规则波的波浪试验中,造波机和建筑物之间波浪的多次反射是影响试验精度的重要方面,本文给出了水槽中不规则波造波机无反射造波的方法,提出了不规则波代表频率的确定方法,长时间造波试验研究结果表明,该文提出的方法是有效的。
关键词 水槽 不规则波 波浪试验 造波机 建筑物 试验精度 无反射造波
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斜向不规则波对直墙作用的实验研究 被引量：12
12
作者 李玉成 孙昭晨 +3 位作者 董国海 徐双全 牛恩宗 毛恺 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2002年第1期57-63,共7页
通过长峰不规则波和方向波谱对直墙作用的实验研究 ,分别给出了每延米斜向不规则波波浪力与正向力之比 ,方向波谱波浪力与斜向长峰不规则波波浪力之间的关系 ,通过与规则波实验结果的比较给出了斜向规则波与不规则波波浪力之间的相对关系 ;
关键词 斜向波 不规则波 直墙 波浪力 反射系数 正向力
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不规则波作用下垂直挡板式透空堤透浪系数试验研究 被引量：11
13
作者 邵杰 陈国平 +1 位作者 严士常 杨嵚 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2016年第1期50-57,共8页
垂直挡板式透空堤作为一种新型的透空式防波堤结构,通过将挡浪板垂直设置于波能最集中的水体表层来消减波浪,透浪系数是其最关键的指标。通过物理模型试验,分析不规则波作用下入射波高、波周期、挡板相对入水深度、相对堤宽、相对挡板... 垂直挡板式透空堤作为一种新型的透空式防波堤结构,通过将挡浪板垂直设置于波能最集中的水体表层来消减波浪,透浪系数是其最关键的指标。通过物理模型试验,分析不规则波作用下入射波高、波周期、挡板相对入水深度、相对堤宽、相对挡板超高、相对面板超高等因素对垂直挡板式透空堤透浪系数的影响规律,并在Wiegel公式的基础上拟合了垂直挡板式透空堤透浪系数的计算公式。可作为今后类似透空式防波堤结构透浪系数的近似估算,具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 不规则波 垂直挡板 透空堤 透浪系数 防堤波
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不规则波作用下斜坡堤越浪量试验研究 被引量：20
14
作者 周雅 林登荣 +2 位作者 李庆银 陈国平 严士常 《水道港口》 2016年第4期331-335,共5页
考虑允许部分越浪对海堤设计十分重要。通过具体工程波浪断面物理模型试验,研究了不同波要素和断面尺度对斜坡堤越浪量的影响,比较了随机、规则两种扭王字块体摆放型式的消浪效果。结果表明:堤顶超高对越浪量的影响最大,随着相对堤顶超... 考虑允许部分越浪对海堤设计十分重要。通过具体工程波浪断面物理模型试验,研究了不同波要素和断面尺度对斜坡堤越浪量的影响,比较了随机、规则两种扭王字块体摆放型式的消浪效果。结果表明:堤顶超高对越浪量的影响最大,随着相对堤顶超高的增大,越浪量呈指数形式递减。肩台及平台宽度和波陡对越浪量也有影响,相对肩台及平台宽度越大,越浪量越小;波陡越大,越浪量越小。护面层空隙率相同的不同扭王字块体摆放型式下,斜坡堤越浪量基本相同。典型越浪量公式计算值与文章试验值相比都偏小,陈国平公式计算结果较为准确。 展开更多
关键词 不规则波 斜坡堤 平均越浪量
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基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽的阻尼消波研究 被引量：18
15
作者 韩朋 任冰 +1 位作者 李雪临 王永学 《水道港口》 2009年第1期9-13,共5页
对基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽进行了阻尼消波研究。在水槽右端的出流边界处,设置了一定长度的海绵层来吸收波浪,海绵层的衰减系数采用线性分布的形式。通过不同入射波参数的数值计算结果,比较了不同形式的衰减系数和参数的海绵... 对基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽进行了阻尼消波研究。在水槽右端的出流边界处,设置了一定长度的海绵层来吸收波浪,海绵层的衰减系数采用线性分布的形式。通过不同入射波参数的数值计算结果,比较了不同形式的衰减系数和参数的海绵层消波效果,给出了对应不同波要素范围的海绵层参数取值范围。对浪高仪位置处波面历时采用两点法进行了分离,波浪的反射率满足计算要求,给出了数值水槽中不同时刻波面高度空间分布情况,应用快速傅里叶变换得到计算波谱,计算波谱与靶谱吻合较好,计算结果表明所采用的海绵层阻尼消波是一种很好的边界处理方式。 展开更多
关键词 VOF方法 不规则波 阻尼消波 衰减系数
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不规则波作用下垂向圆管射流的试验研究 被引量：9
16
作者 陈永平 李志伟 +1 位作者 谭鹰勋 张长宽 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期168-175,共8页
利用三维超声波测速仪(ADV)对不规则波作用下垂向圆管射流的流场进行了测量。通过与静水条件下圆管射流流场的比较,发现在不规则波作用下射流轴线速度明显减小、射流范围相应增大、周围水体对射流的稀释能力也明显增强;随着波浪强度的增... 利用三维超声波测速仪(ADV)对不规则波作用下垂向圆管射流的流场进行了测量。通过与静水条件下圆管射流流场的比较,发现在不规则波作用下射流轴线速度明显减小、射流范围相应增大、周围水体对射流的稀释能力也明显增强;随着波浪强度的增大,射流紊动强度有所加强,而峰值位置则逐渐前移。本文采用因次分析方法对试验数据进行了分析,通过引入长度尺度lm将波浪作用下的射流划分成三个区域:z/lm≤0.1为射流主导段;0.1<z/lm≤1为过渡段;z/lm>1为波浪主导段。通过对试验数据的曲线拟合,建立了各个区域段内射流轴线流速和射流宽度的经验公式。 展开更多
关键词 不规则波 圆管射流 试验研究
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多向不规则波绕射的数值模拟 被引量：12
17
作者 柳淑学 俞聿修 +2 位作者 赖国璋 李毓湘 韦永康 《海洋工程》 CSCD 2000年第3期39-45,共7页
采用有限元求解 Boussinesq方程数值计算模型 ,对单突堤和双突堤的波浪绕射进行了数值模拟 ,并与物模试验进行对比验证。模拟结果表明入射波浪的方向分布对波浪的绕射具有明显的影响 ,使防波堤后的波浪增大 ,开阔区域的波浪减小 ,波浪... 采用有限元求解 Boussinesq方程数值计算模型 ,对单突堤和双突堤的波浪绕射进行了数值模拟 ,并与物模试验进行对比验证。模拟结果表明入射波浪的方向分布对波浪的绕射具有明显的影响 ,使防波堤后的波浪增大 ,开阔区域的波浪减小 ,波浪的方向分布对港内波浪的分布具有一定的均化作用。 展开更多
关键词 多向不规则波 数值模拟 有限元法 波浪绕射
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柔性连接多浮体在不规则波中运动的预报方法 被引量：7
18
作者 陈徐均 沈庆 +1 位作者 孙芦忠 吴有生 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2000年第4期444-449,共6页
本文介绍了一种频、时域杂交法 ,用于预报柔性连接多浮体在波浪中的运动。其中采用三维频域法适时求解浮体的水动力系数 ,在时域内求解浮体的运动方程 ,可同时求解非线性锚链力、连接器受力和护舷受力。利用本方法预报了柔性连接的“口... 本文介绍了一种频、时域杂交法 ,用于预报柔性连接多浮体在波浪中的运动。其中采用三维频域法适时求解浮体的水动力系数 ,在时域内求解浮体的运动方程 ,可同时求解非线性锚链力、连接器受力和护舷受力。利用本方法预报了柔性连接的“口”字形六浮体系统在波浪中的运动 。 展开更多
关键词 多浮体 非线性锚链力 不规则波 柔性连接 海上浮动平台
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多向不规则波作用下斜坡式建筑物护面块体的稳定性 被引量：10
19
作者 俞聿修 柳淑学 朱传华 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期92-104,共13页
试验研究了扭工字块体、钩连块体、四脚空心方块和块石等四种护面块体在五种波向角 ( 0°,1 5°,30°,4 5°和 6 0°)的斜向波和多向不规则波作用下的稳定性 ,给出了四种护面块体稳定重量的实用计算方法 .
关键词 斜破式建筑物 护面块体 稳定性 斜向波 多向不规则波
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不规则波作用下海堤越浪量试验研究 被引量：37
20
作者 陈国平 周益人 严士常 《水运工程》 北大核心 2010年第3期1-6,共6页
通过物理模型试验,研究不规则波作用下海堤越浪量,结果表明越浪量与爬高的影响因素基本相同,随各主要因素的变化规律也十分相似,采用波浪爬高和堤顶超高2个主要因子可较好反映越浪量的变化规律。提出了不规则波越浪量的计算公式,并根据... 通过物理模型试验,研究不规则波作用下海堤越浪量,结果表明越浪量与爬高的影响因素基本相同,随各主要因素的变化规律也十分相似,采用波浪爬高和堤顶超高2个主要因子可较好反映越浪量的变化规律。提出了不规则波越浪量的计算公式,并根据越浪量对堤后不同防护情况下的冲刷破坏情况,提出了允许越浪量标准,为工程设计提供参考。 展开更多
关键词 越浪量 不规则波 海堤
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