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随机风-浪联合传播数值模拟及分析
1
作者
邓年春
张志豪
+2 位作者
韦承勋
余松泽
王文静
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第21期9141-9151,共11页
海洋风、浪往往同时传播,同步传播过程中风、浪之间具有显著的相互耦合作用。针对海洋脉动风和随机波浪同步传播的数值仿真需求,基于程序开发平台MATLAB和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台Fluent,提出了一种...
海洋风、浪往往同时传播,同步传播过程中风、浪之间具有显著的相互耦合作用。针对海洋脉动风和随机波浪同步传播的数值仿真需求,基于程序开发平台MATLAB和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台Fluent,提出了一种随机风场和随机波浪联合传播数值模拟方法,基于该数值方法构建了随机风-浪联合传播数值水槽,并对该数值水槽单独随机风、单独随机波浪以及随机风-浪联合传播的数值模拟效果进行了试算和验证分析。结果显示该水槽数值模拟脉动风速与对应理论计算风速相吻合,水槽数值模拟随机波浪与对应理论计算随机波浪相吻合,水槽风-浪联合数值模拟显示了风、浪之间显著耦合作用效应。建立的随机风-浪联合数值水槽在随机风和随机波浪同步传播的数值仿真上具备可靠性及可应用性。研究内容为海上风、浪环境要素耦合效应研究及海洋工程结构风-浪联合作用相关研究提供了平台基础。
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关键词
脉动
风
随机波
浪
风
-
浪
联合
数值水槽
耦合作用
下载PDF
职称材料
考虑相干性海洋结构风-浪联合作用力一种计算方法
2
作者
韦承勋
李盛辉
+1 位作者
张志豪
余松泽
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第19期126-133,共8页
随机风、浪环境要素之间存在较强相干性,该相干性影响风、浪联合传播过程中脉动风速与波浪形态,进而影响海洋结构风-浪联合作用力及结构响应。为准确计算结构随机风-浪联合作用力,基于已建立的描述随机风、浪联合传播相干性的风-浪相干...
随机风、浪环境要素之间存在较强相干性,该相干性影响风、浪联合传播过程中脉动风速与波浪形态,进而影响海洋结构风-浪联合作用力及结构响应。为准确计算结构随机风-浪联合作用力,基于已建立的描述随机风、浪联合传播相干性的风-浪相干函数,计算获取海洋结构来流脉动风速与入射随机波面之间互相关谱,建立包括风速自谱、风速互谱、波浪谱及风-浪互谱在内的结构随机风-浪联合功率谱矩阵。基于联合谱矩阵的Cholesky分解矩阵,利用谐波合成方法生成风、浪相互作用下的结构来流脉动风速时程,进而结合结构水上部分风阻系数生成结构脉动风作用力时程;基于联合谱矩阵的Cholesky分解矩阵,通过谐波合成计算式中引入结构随机波浪作用水动力传递函数的方式,生成风、浪相互作用下的结构随机波浪作用力时程。联立生成的随机风、浪作用力时程即可建立结构随机风-浪联合作用力同步时程。以直立圆柱风-浪联合作用力计算为例,开展了以上算法的算例应用分析。
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关键词
脉动
风
速
随机波
浪
风
-
浪
相干函数
海洋结构
风
-
浪
联合
作用力
下载PDF
职称材料
风-浪联合作用下斜拉-悬索协作体系桥车-桥耦合振动仿真研究
3
作者
祝兵
员帅伟
+1 位作者
王浩宇
殷瑞涛
《桥梁建设》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期23-31,共9页
为保证海洋环境下斜拉-悬索协作体系桥列车运行的安全性和舒适度,对该类桥梁进行风-浪联合作用下的车-桥耦合振动仿真研究。以某公铁两用斜拉-悬索协作体系桥为背景,采用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,采用多体系统动力学软件SIMPACK建...
为保证海洋环境下斜拉-悬索协作体系桥列车运行的安全性和舒适度,对该类桥梁进行风-浪联合作用下的车-桥耦合振动仿真研究。以某公铁两用斜拉-悬索协作体系桥为背景,采用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,采用多体系统动力学软件SIMPACK建立列车动力学模型,利用重叠网格技术,模拟车-桥耦合系统在不同风速和车速下的气动荷载,采用FLOW-3D软件计算桥梁下部复合基础的规则波浪荷载,建立风-浪联合作用下的车-桥耦合振动模型,分析波高、风速和车速对车-桥耦合系统动力响应的影响规律。结果表明:在风-浪-车-桥耦合系统中,列车各动力学指标均随波高增大而增大,桥梁跨中横向位移随波高增大而显著增大,而跨中竖向位移几乎不受影响;列车各动力学指标均随风速提高而显著增大,桥梁跨中竖向位移随风速提高而减小;列车各动力学指标均随车速增大而增大,桥梁跨中横向位移和横向加速度不随车速改变而显著变化,桥梁竖向位移和竖向加速度随车速提高而显著增大。
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关键词
斜拉-悬索协作体系桥
公路铁路两用桥
跨海桥梁
风
-
浪
联合
作用
车-桥耦合振动
重叠网格技术
气动荷载
有限元法
下载PDF
职称材料
海上浮式风机的一体化建模及其整体可靠性
被引量：
2
4
作者
陈建兵
宋玉鹏
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2022年第4期191-202,共12页
基于整体可靠性的结构设计方法是保障海上浮式风机结构安全性与经济性,使得浮式风机能够适用于大规模深远海风能开发的关键。本文首先简要评述了浮式风机结构建模与可靠性分析的主要方法。为了分析风-浪联合作用下浮式风机结构的整体可...
基于整体可靠性的结构设计方法是保障海上浮式风机结构安全性与经济性,使得浮式风机能够适用于大规模深远海风能开发的关键。本文首先简要评述了浮式风机结构建模与可靠性分析的主要方法。为了分析风-浪联合作用下浮式风机结构的整体可靠性,介绍了结合多体动力学理论与有限元方法的浮式风机结构一体化耦合动力学分析模型。同时基于我国南海某场址长期风-浪再分析数据,并采用Copula方法建立风-浪多参数非线性相关的联合概率分布模型,从而合理考虑风-浪联合作用。在此基础上,引入概率密度演化理论,实现浮式风机结构的整体可靠性高效分析。针对海上风机结构国际设计规范中定义的极端风剪不利工况,采用上述方法进行了额定风速和极端风剪条件下海上单柱式浮式风机结构的整体可靠度分析。
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关键词
浮式
风
机
一体化建模
风
-
浪
联合
作用
整体可靠度
概率密度演化理论
下载PDF
职称材料
风浪流联合作用下海上风电单桩基础荷载数值模拟研究
被引量：
2
5
作者
陈嘉禹
张金凤
王峥
《水动力学研究与进展（A辑）》
CSCD
北大核心
2023年第1期80-87,共8页
我国海洋风能资源丰富,海上风机受到风、浪和流等复杂环境荷载,对风机设计和运维起着重要作用。该文基于开源流体力学软件Open FOAM求解器olaFlow,采用k-ωSST湍流模型,建立风、浪和流联合的海上风机荷载计算数值模型。对不同水位条件下...
我国海洋风能资源丰富,海上风机受到风、浪和流等复杂环境荷载,对风机设计和运维起着重要作用。该文基于开源流体力学软件Open FOAM求解器olaFlow,采用k-ωSST湍流模型,建立风、浪和流联合的海上风机荷载计算数值模型。对不同水位条件下,如东海上风电单桩基础受到的风荷载、波流荷载和风-浪-流联合荷载进行计算,并与经验公式进行对比分析。结果表明,该模型与经验公式结果具有良好的一致性。
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关键词
海上
风
电
单桩基础
风
-
浪
-流
联合
作用
OPENFOAM
数值波
浪
水槽
原文传递
题名
随机风-浪联合传播数值模拟及分析
1
作者
邓年春
张志豪
韦承勋
余松泽
王文静
机构
广西科技大学土木建筑工程学院
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第21期9141-9151,共11页
基金
广西科技基地和人才专项(桂科AD21075038)
2020年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2020KY08024)。
文摘
海洋风、浪往往同时传播,同步传播过程中风、浪之间具有显著的相互耦合作用。针对海洋脉动风和随机波浪同步传播的数值仿真需求,基于程序开发平台MATLAB和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台Fluent,提出了一种随机风场和随机波浪联合传播数值模拟方法,基于该数值方法构建了随机风-浪联合传播数值水槽,并对该数值水槽单独随机风、单独随机波浪以及随机风-浪联合传播的数值模拟效果进行了试算和验证分析。结果显示该水槽数值模拟脉动风速与对应理论计算风速相吻合,水槽数值模拟随机波浪与对应理论计算随机波浪相吻合,水槽风-浪联合数值模拟显示了风、浪之间显著耦合作用效应。建立的随机风-浪联合数值水槽在随机风和随机波浪同步传播的数值仿真上具备可靠性及可应用性。研究内容为海上风、浪环境要素耦合效应研究及海洋工程结构风-浪联合作用相关研究提供了平台基础。
关键词
脉动
风
随机波
浪
风
-
浪
联合
数值水槽
耦合作用
Keywords
pulsating wind
random wave
wind-wave joint
numerical water flume
coupling action
分类号
TV139.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
下载PDF
职称材料
题名
考虑相干性海洋结构风-浪联合作用力一种计算方法
2
作者
韦承勋
李盛辉
张志豪
余松泽
机构
广西科技大学土木建筑工程学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第19期126-133,共8页
基金
广西科技基地和人才专项(桂科AD21075038)
2020年度广西高效中青年教师科研基础能力提升项目(2020KY08024)。
文摘
随机风、浪环境要素之间存在较强相干性,该相干性影响风、浪联合传播过程中脉动风速与波浪形态,进而影响海洋结构风-浪联合作用力及结构响应。为准确计算结构随机风-浪联合作用力,基于已建立的描述随机风、浪联合传播相干性的风-浪相干函数,计算获取海洋结构来流脉动风速与入射随机波面之间互相关谱,建立包括风速自谱、风速互谱、波浪谱及风-浪互谱在内的结构随机风-浪联合功率谱矩阵。基于联合谱矩阵的Cholesky分解矩阵,利用谐波合成方法生成风、浪相互作用下的结构来流脉动风速时程,进而结合结构水上部分风阻系数生成结构脉动风作用力时程;基于联合谱矩阵的Cholesky分解矩阵,通过谐波合成计算式中引入结构随机波浪作用水动力传递函数的方式,生成风、浪相互作用下的结构随机波浪作用力时程。联立生成的随机风、浪作用力时程即可建立结构随机风-浪联合作用力同步时程。以直立圆柱风-浪联合作用力计算为例,开展了以上算法的算例应用分析。
关键词
脉动
风
速
随机波
浪
风
-
浪
相干函数
海洋结构
风
-
浪
联合
作用力
Keywords
fluctuating wind speed
random wave
wind-wave coherence function
offshore structure
wind-wave joint force
分类号
U441 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
下载PDF
职称材料
题名
风-浪联合作用下斜拉-悬索协作体系桥车-桥耦合振动仿真研究
3
作者
祝兵
员帅伟
王浩宇
殷瑞涛
机构
西南交通大学土木工程学院
出处
《桥梁建设》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期23-31,共9页
基金
国家自然科学基金项目(52278221,U1834207)。
文摘
为保证海洋环境下斜拉-悬索协作体系桥列车运行的安全性和舒适度,对该类桥梁进行风-浪联合作用下的车-桥耦合振动仿真研究。以某公铁两用斜拉-悬索协作体系桥为背景,采用ANSYS软件建立桥梁有限元模型,采用多体系统动力学软件SIMPACK建立列车动力学模型,利用重叠网格技术,模拟车-桥耦合系统在不同风速和车速下的气动荷载,采用FLOW-3D软件计算桥梁下部复合基础的规则波浪荷载,建立风-浪联合作用下的车-桥耦合振动模型,分析波高、风速和车速对车-桥耦合系统动力响应的影响规律。结果表明:在风-浪-车-桥耦合系统中,列车各动力学指标均随波高增大而增大,桥梁跨中横向位移随波高增大而显著增大,而跨中竖向位移几乎不受影响;列车各动力学指标均随风速提高而显著增大,桥梁跨中竖向位移随风速提高而减小;列车各动力学指标均随车速增大而增大,桥梁跨中横向位移和横向加速度不随车速改变而显著变化,桥梁竖向位移和竖向加速度随车速提高而显著增大。
关键词
斜拉-悬索协作体系桥
公路铁路两用桥
跨海桥梁
风
-
浪
联合
作用
车-桥耦合振动
重叠网格技术
气动荷载
有限元法
Keywords
hybrid cable-stayed suspension bridge
rail-cum-road bridge
sea-crossing bridge
combined wind and wave action
train-bridge coupling action
overset mesh technology
aerodynamic load
finite element method
分类号
U448.121 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
U441.3 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
海上浮式风机的一体化建模及其整体可靠性
被引量：
2
4
作者
陈建兵
宋玉鹏
机构
同济大学土木工程防灾国家重点实验室
同济大学土木工程学院
南京工业大学土木工程学院
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2022年第4期191-202,共12页
基金
国家自然科学基金(11672209,51725804)。
文摘
基于整体可靠性的结构设计方法是保障海上浮式风机结构安全性与经济性,使得浮式风机能够适用于大规模深远海风能开发的关键。本文首先简要评述了浮式风机结构建模与可靠性分析的主要方法。为了分析风-浪联合作用下浮式风机结构的整体可靠性,介绍了结合多体动力学理论与有限元方法的浮式风机结构一体化耦合动力学分析模型。同时基于我国南海某场址长期风-浪再分析数据,并采用Copula方法建立风-浪多参数非线性相关的联合概率分布模型,从而合理考虑风-浪联合作用。在此基础上,引入概率密度演化理论,实现浮式风机结构的整体可靠性高效分析。针对海上风机结构国际设计规范中定义的极端风剪不利工况,采用上述方法进行了额定风速和极端风剪条件下海上单柱式浮式风机结构的整体可靠度分析。
关键词
浮式
风
机
一体化建模
风
-
浪
联合
作用
整体可靠度
概率密度演化理论
Keywords
floating offshore wind turbine
integrated modeling
joint wind-wave actions
global reliability
probability density evolution method
分类号
TK83 [动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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职称材料
题名
风浪流联合作用下海上风电单桩基础荷载数值模拟研究
被引量：
2
5
作者
陈嘉禹
张金凤
王峥
机构
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室
中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学)
出处
《水动力学研究与进展（A辑）》
CSCD
北大核心
2023年第1期80-87,共8页
基金
国家自然基金面上项目(51979190)
国家自然科学基金联合基金重点项目(U1906231)
天津市自然科学基金重点项目(19JCZDJC40200)
文摘
我国海洋风能资源丰富,海上风机受到风、浪和流等复杂环境荷载,对风机设计和运维起着重要作用。该文基于开源流体力学软件Open FOAM求解器olaFlow,采用k-ωSST湍流模型,建立风、浪和流联合的海上风机荷载计算数值模型。对不同水位条件下,如东海上风电单桩基础受到的风荷载、波流荷载和风-浪-流联合荷载进行计算,并与经验公式进行对比分析。结果表明,该模型与经验公式结果具有良好的一致性。
关键词
海上
风
电
单桩基础
风
-
浪
-流
联合
作用
OPENFOAM
数值波
浪
水槽
Keywords
Offshore wind turbine
Pile foundation
Wind-wave-current interactions
OpenFOAM
Numerical wave flume
分类号
U656 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
随机风-浪联合传播数值模拟及分析
邓年春
张志豪
韦承勋
余松泽
王文静
《科学技术与工程》
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
考虑相干性海洋结构风-浪联合作用力一种计算方法
韦承勋
李盛辉
张志豪
余松泽
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
3
风-浪联合作用下斜拉-悬索协作体系桥车-桥耦合振动仿真研究
祝兵
员帅伟
王浩宇
殷瑞涛
《桥梁建设》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
4
海上浮式风机的一体化建模及其整体可靠性
陈建兵
宋玉鹏
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2022
2
下载PDF
职称材料
5
风浪流联合作用下海上风电单桩基础荷载数值模拟研究
陈嘉禹
张金凤
王峥
《水动力学研究与进展（A辑）》
CSCD
北大核心
2023
2
原文传递
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