南海北部陆坡内孤立波对桩柱的作用力推算

发布时间：2020-05-27 08:31

【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。
【图文】：

a) 单个孤立波与 b) 波列示意图(Osborne and Burch, 究始于 1834 年，苏格兰工程师 Russell 在运河年在报告中指出[5]：两匹马拉着一条船在快速前堆积，形成形状与速度均未发生显著变化、快在水槽中对该现象进行探究，，他将重锤垂直落得到了相同的结果，并得出水波速度与波动振未从流体力学的角度对孤立波现象作出解释，直和 deVries[6]从浅水小振幅近似下的 Navier-Stok理论上系统地描述了该现象。但仅有理论模型eigh[8]分别提出的孤立波解析解，才使得孤立波的研究兴趣大约始于 20 世纪 60 年代，这是因

结果表明，内孤立波主要分布于南海东北部。通过海北部的 SAR 图像，Zheng 等[13]指出 22%的波列分布于 118°E 以西，并且内孤立波于 4 月到 7 月间发生较为频繁，生较少。
【学位授予单位】：自然资源部第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P731.24;P75

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 刘育丰;石新刚;何琦;张羽;;背景流在内孤立波对小直径桩柱作用力中的影响[J];海洋湖沼通报;2013年01期

2 蔡树群;何建玲;谢皆烁;;近10年来南海孤立内波的研究进展[J];地球科学进展;2011年07期

3 徐肇廷;陈旭;吕红民;沈国光;;内波场中水平桩柱波阻的实验研究[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年01期

4 杜涛;南海北部的内波[J];地学前缘;2000年S2期

相关博士学位论文 前2条

1 张善武;基于变系数KdV-type理论模型的南海北部内孤立波传播演变过程研究[D];中国海洋大学;2014年

2 张莉;深海立管内孤立波作用的动力特性及动力响应研究[D];中国海洋大学;2013年

本文编号：2683255