[01784955]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

本项目属于海洋工程科学基础研究范畴,波浪－海工结构物－海床相互作用机理直接关系到海工结构物的安全稳定与工作性能,基于非线性水动力学和土体多孔弹性介质理论,开展波浪－海工结构物－海床相互作用耦合机理研究,在波浪、土体及海工结构物相互作用的基础理论和数值模拟方法方面取得了以下主要创新成果。 1.提出了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。 2.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,指出了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。 3.基于VARANS非线性水动力方程和BOIT土体多孔弹性介质理论,提出了波浪－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,建立了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,为实际复杂工程提供有效工具。 项目发表论文50多篇,8篇代表性论文的SCI被引次数高达152次,其中SCI他引65次,软件著作权2项,SPRINGER出版社出版专著1本。