南海北部陆坡内孤立波对桩柱的作用力推算

论文摘要

南海北部的内孤立波现象显著且频繁发生。伴随着大幅度的起伏和强烈的内波流,内孤立波会对海中结构物如桩柱等产生剧烈的破坏作用。为防止桩柱在内孤立波的极限作用下发生断裂,除以往研究中讨论作用力随深度和时间的变化外,还需考虑作用力的极值及其影响因素等问题。基于KdV方程和Morison公式,在忽略高阶模态的情况下,本文给出了内孤立波对桩柱作用力的理论表达式,其中包括单位作用力、总作用力、剪力以及弯矩,并推算出它们的理论极值。利用南海北部陆坡的观测资料,分别探讨作用力随深度和时间的变化情况,得到极值并总结它们的月度变化规律,分析得出作用力极值与波动振幅、非线性波速和水平特征宽度的相关关系。结果表明:1)以水平流速的转向层深度为界,可以将海洋分为两层。单位作用力和总作用力上层向西,下层向东,剪力和弯矩始终为负向。在垂向上,单位作用力极值出现在海洋表层,剪力和弯矩极值分别发生在水平流速的转向层和海底。2)在周期内随时间的推移,作用力的数值均先增大后减小。全水层总作用力极值的发生时刻与最大振幅发生时刻相同,其它作用力极值的发生时刻提前于最大振幅发生时刻。3)作用力极值在夏秋季较大,在冬春季较小;时间提前量在夏秋季较小,在冬春季较大。4)全水层总作用力极值与波动振幅、非线性波速相关,其它作用力极值和时间提前量与波动振幅、非线性波速及水平特征宽度相关。作用力极值与波动振幅和非线性波速正相关,与水平特征宽度负相关;时间提前量与波动振幅和非线性波速负相关,与水平特征宽度正相关。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 引言
•   1.1 选题背景
•   1.2 研究意义
•   1.3 国内外研究概况
•     1.3.1 南海北部内孤立波的研究概况
•     1.3.2 内孤立波对桩柱作用力的研究概况
•   1.4 主要研究内容
• 第二章 内孤立波的理论流场
•   2.1 内波基本方程
•   2.2 内孤立波的理论流场
• 第三章 内孤立波对桩柱的作用力推算
•   3.1 Morison公式
•   3.2 内孤立波对桩柱的作用力
•     3.2.1 单位作用力
•     3.2.2 总作用力
•     3.2.3 剪力和弯矩
• 第四章 南海北部陆坡的实例计算
•   4.1 资料介绍
•   4.2 各模态内孤立波的作用力
•   4.3 实例计算
•     4.3.1 单位作用力
•     4.3.2 总作用力
•     4.3.3 剪力和弯矩
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谢华荣

导师: 熊学军

关键词: 内孤立波,桩柱,作用力,方程,公式

来源: 自然资源部第一海洋研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学,海洋学

单位: 自然资源部第一海洋研究所

分类号: P731.24;P75

总页数: 67

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