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迷宮形透空式防波堤的水動力性能試驗研究

何 方，陳 妍，潘佳鵬

（浙江大學 海洋學院，浙江 舟山 316021）

摘要：為提升透空式防波堤波浪防護效果，研究提出一種具有內部迷宮透浪通道的形式，迫使波浪發生多重反射和繞射，并在該過程中誘導渦旋形成，逐級消耗波浪能量。基于波浪水槽物理模型試驗對防波堤的透反射和波能耗散特性展開研究，并重點關注其消浪結構形式、潮位以及入射波高的影響。研究結果表明，相比于采用菱形柱和圓形柱，內部消浪結構采用十字形柱時的波浪防護性能更為優異，其復雜內部結構顯著增強了波能耗散，具有良好的防透射與降反射特性。在試驗范圍內，低潮位和大波高情況下，迷宮形透空式防波堤具有更好的波浪防護性能。研究還進一步分析了該防波堤形式所受波壓力的情況，并發現其所受波壓力沿波浪傳播方向逐級衰減，前兩排消浪結構單元所受波壓力峰值明顯較大，且在波能耗散中的作用最為顯著，在該防波堤形式的工程應用中需進行加固。

關鍵詞：迷宮形；透空式防波堤；波浪防護；波壓力

聚焦波與水囊潛堤相互作用的試驗與數值模擬研究

劉 暢1，劉維杰1，2，金 襲3，趙西增1

（1. 浙江大學 海洋學院，浙江 舟山 316021；2. 南京水利科學研究院 水災害防御全國重點實驗室，江蘇 南京 210098；3. 溫嶺市農業農村和水利局，浙江 臺州 317599）

摘要：水囊潛堤是一種兼具結構安全及經濟環境效益的代表性柔性防波堤，具有良好的應用前景。開展極端波浪與水囊潛堤相互作用的物理模型試驗，分析水囊潛堤在聚焦波作用下的消浪特性，并構建波浪與水囊潛堤相互作用的流固耦合數值模型。基于驗證后的數值模型探究聚焦波作用下水囊充盈度和潛堤位置對潛堤消浪效果的影響規律，分析上述因素對水囊潛堤消浪性能的影響機制。結果表明，構建的流固耦合模型可準確地模擬聚焦波與水囊潛堤的相互作用過程；相比剛性潛堤，水囊潛堤與波浪相互作用更為劇烈，具有更好的消浪性能；水囊充盈度的改變可通過同時改變潛堤的反射和耗散作用影響其消浪效果，其中耗散作用主要通過改變結構運動產生的渦量而產生，聚焦波作用下水囊潛堤的最佳充盈度為96%；潛堤布放位置在聚焦振幅較大時對消浪效果影響較大，潛堤位置離聚焦位置越近，結構運動產生的渦量及波面渦量耗散越大，消浪效果越好。相關結果可以為柔性水囊潛堤在實際極端海況下的應用提供一定借鑒，對于提高海洋防災減災能力、保護海洋環境等具有重要意義。

關鍵詞：水囊潛堤；CIP方法；聚焦波；流固耦合；消浪性能；防波堤

基于離散元法的沙漏形FPSO海冰載荷特性研究

李 昊1，2，劉 俊1，王文華2

（1. 上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240；2. 大連理工大學 船舶工程學院，遼寧 大連 116024）

摘要：北極地區油氣資源儲備豐富，然而海冰環境給極地海洋裝備作業帶來了重大挑戰。當前對極區油氣開發核心裝備FPSO的冰載荷特性研究并不充分。為了實現平臺在極地區域安全運行，提出將沙漏形FPSO投入極區使用。利用平臺和海冰相互作用的離散元分析方法，數值模擬沙漏形FPSO與典型海冰的作用過程，分析不同裝載吃水下的沙漏形FPSO冰載荷時域特性，并選取多工況與相同功能的傳統圓筒形FPSO的冰載荷進行對比；基于正交試驗設計法，討論典型冰況下的海冰速度、海冰密集度、海冰厚度等冰況參數對沙漏形 FPSO所受冰載荷的影響。結果表明：當裝載吃水位于沙漏形 FPSO的腰線以上時，冰載荷較小且 FPSO具有優良的工作性能；沙漏形 FPSO基于其外形特點相較圓筒形 FPSO在抗冰性能上具備顯著優勢；典型冰況中海冰速度對沙漏形FPSO的冰載荷影響最顯著，海冰密集度次之，且兩者相互作用明顯。研究結果可為極區FPSO的設計和運行提供科學依據和技術支持。

關鍵詞：沙漏形FPSO；海冰載荷；DEM數值模擬；正交試驗；方差分析

冰區加強結構非線性強度校核方法規范對比研究

陳香淦1，李 昊1，劉 俊1，曾 佳2

（1. 上海交通大學 海洋工程國家重點實驗室，上海 200240；2. 中國船舶及海洋工程設計研究院，上海 200011）

摘要：冰區船舶在航行過程中可能與海冰相互作用而發生結構永久性損傷，各船級社對冰載荷作用下的極地船舶強肋骨和承載縱桁的非線性直接強度校核提出了新的要求，但相關規定差異較大。通過對比主要船級社規范和指南中與強肋骨和承載縱桁非線性直接強度校核相關的要求，解讀各規范對于結構模型化方法、材料模型以及強度校核衡準之間的差異。選取冰帶縱桁作為研究對象，通過實例計算探究這些差異對于強度校核結果的影響，分析各規范強度校核衡準的相對安全水平及適用性。結果表明，材料模型對非線性強度分析結果有一定影響，硬化模量較大時影響較為顯著。俄羅斯船級社的強度校核衡準相較于其余船級社更加保守，采用永久變形量作為衡準進行非線性強度校核容易導致對結構安全度的誤判。研究成果能夠為極地船舶的結構設計提供參考。

關鍵詞：冰區加強；冰帶縱桁；非線性有限元；強度校核；規范對比

緩波型立管移管安裝全過程非線性動力響應數值研究

阮偉東，劉 凱，周成承，聶慶林

（浙江工業大學 土木工程學院，浙江 杭州 310023）

摘要：隨著海洋油氣工程不斷向更深海域發展，海洋立管的安裝面臨著越來越大的挑戰。基于實際工程項目案例和OrcaFlex軟件，結合緩波型立管移管安裝主要步驟建立了深水鋼質緩波型立管移管安裝全過程力學評估模型，開展了深水緩波型立管移管安裝全過程數值模擬分析和關鍵參數影響評價，研究了緩波型立管移管安裝過程各階段力學性能變化規律，并針對安裝船與浮式平臺水平距離以及立管頂端下放深度進行參數敏感性分析。研究發現，安裝船與平臺水平距離以及立管頂端下放深度對收放（A&R）纜繩和平臺吊纜張力影響較小，而對轉移階段纜繩懸垂角和立管彎矩有著較大影響。該研究可以為海上油氣開采管道鋪設工程提供一定參考。

關鍵詞：緩波型立管；移管安裝；全過程模擬；A&R纜繩

深海鈦合金耐壓結構水下內爆流固耦合動態響應機理研究

鄭建才1，2，賀宇培1，2，趙 敏1，2，夏 ?1，2

（1. 上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240；2. 上海交通大學 海洋工程全國重點實驗室，上海 200240）

摘要：深海鈦合金耐壓結構外表面承受高壓靜水載荷，當結構出現損傷失效時，可能會產生一種持續時間極短，沖擊波峰值極大的水下內爆現象。基于任意拉格朗日歐拉方法結合Johnson-Cook本構和失效模型，對深海鈦合金耐壓結構的內爆流固耦合過程及毀傷特性開展研究。首先對比了水下內爆試驗中的沖擊波載荷及結構坍塌形態，驗證數值方法的準確性。然后分析了鈦合金球形耐壓殼內爆時的流固耦合機制、結構動態響應及能量演化機理，探究超大深度載荷下鈦合金球形耐壓殼由于極限強度失效而破壞的物理機制。結果表明：鈦合金球形耐壓殼內爆后完全破壞成大碎塊和小碎片；相同距離處的沖擊波峰值隨靜水壓力的增大而線性增大，但增長率隨距離的增大而遞減。

關鍵詞：鈦合金耐壓結構；水下內爆；流固耦合；Johnson-Cook本構和失效模型

基于多孔介質層的振蕩水柱波能轉換裝置水動力性能的數值研究

李夢瑤1，鄧爭志1，葉楊莎1，程一帆2

（1. 浙江大學 海洋學院，浙江 舟山 316021；2. 南京水利科學研究院，江蘇 南京 210029）

摘要：在以往振蕩水柱（oscillating water column，簡稱OWC）波能轉換裝置的數值模擬研究中，小孔或多孔介質模型常被用作能量轉換過程的簡化替代，但兩者之間的對應關系及其差異卻鮮有深入研究。利用 OpenFOAM 開源代碼平臺，基于 DarcyForchheimer模型替代空氣透平，對比了非線性和線性多孔介質模型的壓降和能量耗散效果。提出一種通過OWC結構氣室內的水柱位移和相對氣壓歷時曲線來計算對應的多孔介質非線性孔隙參數的方法，得到了小孔模型開孔率與多孔介質非線性孔隙參數的一一對應關系。比較了小孔和多孔介質模型氣室內自由液面、相對氣壓和流場情況，并且探究了多孔介質層厚度對計算結果的影響。結果表明，非線性和線性多孔介質模型的計算結果有著較大差異，非線性多孔介質模型在模擬自由液面位移和氣室內相對氣壓等OWC波能轉換裝置的典型水動力特征方面與小孔模型有一樣的效果，但計算效率可提高20倍左右。

關鍵詞：OpenFOAM；振蕩水柱；多孔介質模型；非線性空氣透平；線性空氣透平

水翼間距對串列布置全被動式雙水翼獲能的影響

黃 麗1，劉 臻1，2，宋馨鈺1，倪和強1

（1. 中國海洋大學 工程學院，山東 青島 266404；2. 中國海洋大學 山東省海洋工程重點實驗室，山東 青島 266404）

摘要：單個振蕩水翼裝置獲能有限，對其進行陣列布置是振蕩水翼裝置規模化發展的主要方向之一。構建串列布置雙水翼的二維模型，采用全被動式控制策略，通過數值模擬研究了水翼間距對全被動式雙水翼水動力特性及獲能性能的影響。通過分析流場結構、運動響應及獲能性能變化，研究了串列布置全被動式雙水翼干涉機理。研究發現，水翼間距增大，下游水翼獲能性能隨之提高。此外，根據無量綱化水翼間距Lx*∈［3. 0，16. 0］中各下游水翼的流場變化，將串列雙水翼翼渦作用分為3類，其中第Ⅲ類翼渦作用為維持下游水翼良好水動力性能的理想作用類型。在Lx*=6. 0的最優工況下，雙水翼系統平均功率系數與平均效率的獲能系數分別為0. 7和0. 8，其陣列獲能密度及有效用海效率分別為118. 8 W/m2和0. 12。

關鍵詞：全被動式；串列布置；水翼間距；流場結構；獲能性能

基于Timoshenko-Pasternak模型的水平受荷大直徑樁靜力響應分析

范思圓，趙金海，俞長海，黃 丹

（河海大學 工程力學系，江蘇 南京 211100）

摘要：為彌補傳統 Euler-Winkler（簡稱 E-W）計算模型在單樁水平靜力響應分析中的不足，基于 Timoshenko 梁理論和Pasternak地基理論，建立同時考慮土體剪切效應和樁身剪切變形的Timoshenko-Pasternak（簡稱T-P）模型。首先，基于T-P模型推導單樁的整體平衡方程組；其次，運用傳遞函數方法結合迭代法求解；最后，通過實際案例分析，驗證方法的合理性和適用性。結果表明：在大變形情況下（10 mm以上），T-P計算模型比E-W計算模型更適用于大直徑鋼管樁的側向位移計算；T-P模型可以較好反映出樁身的剪力變化情況，但存在高估深層土處剪切力的現象；樁頂位移與土-樁相對剪切比呈正比例關系，且土體剪切效應相比鋼管樁剪切變形對側向位移的影響更為顯著；樁身變形越接近于剛性轉動，樁頂承載力增幅越大，樁身變形越接近于柔性變形，樁頂承載力增幅越小。

關鍵詞：p-y曲線；大直徑單樁；Timoshenko-Pasternak模型；剪切變形；海上風電

基于頻譜分析的二階非線性隨機波作用下海床液化概率計算

蔡明輝1，2，楊明輝1，2，楊 漢1，2

（1. 廈門大學 建筑與土木工程學院，福建 廈門 361005；2. 福建省濱海土木工程數字仿真重點實驗室，福建 廈門 361005）

摘要：惡劣海況條件下由波浪荷載引起的海床液化是造成海洋結構物失穩的主要因素之一。為研究惡劣海況條件下海床最大液化深度的響應問題，首先將海洋波浪視為二階非線性隨機波，并以波浪頻譜作為描述隨機波浪的主要參數，推導了海床內部超孔隙水壓力響應頻譜與隨機波頻譜關系式。在此基礎上，考慮了隨機波浪荷載作用下海床動態響應計算結果的不確定性，依據基于瑞利變換的概率分析方法，結合二階非線性隨機波作用下超孔隙水壓力動態響應解析解，提出了以頻譜為基礎計算參數的非線性隨機波作用下海床土體液化概率的求解方法，該方法可直接計算不同深度處海床液化概率值，概率計算過程簡便高效，并與他人的試驗數據對比，驗證了該方法的實用性。最后，利用Jonswap譜作為輸入頻譜進行分析，分析結果顯示：有效波高Hs與顯著波周期Ts的增大會增大不同深度處的海床液化概率，且最大液化深度也隨之增加；而在相同的波浪等級下，最大液化深度隨水深d的減小而增大；非均勻海床上覆土層的性質主導了海床的液化概率分布情況。

關鍵詞：二階非線性隨機波；波浪荷載；海床動態響應；頻譜；液化概率

考慮波浪對粉砂質岸坡作用的離心模型試驗

張 晨，朱 洵，王 羿，顧行文

（南京水利科學研究院 巖土工程研究所，江蘇 南京 210024）

摘要：波浪作用對岸坡穩定性有顯著影響。為在模型試驗中反映波浪作用下岸坡的真實應力狀態，完成了一組關于有限水深條件下波浪對粉砂質岸坡作用的離心模型試驗，其中超重力環境下的波浪由沖箱式造波機生成。介紹了超重力場下沖箱式造波機的造波特點，根據試驗結果分析了粉砂質岸坡在波浪作用下的沖刷特征和破壞模式，提出了基于沖刷形態的剝蝕率指標，并探討了岸坡表面和土體內部孔隙水壓力的變化規律。結果表明，粉砂質岸坡在波浪作用下出現了明顯的侵蝕-后退現象，水面線附近侵蝕嚴重，破壞面的坡率大約在65°，破壞模式表現為淺層滑坡。水面線附近的岸坡受波浪作用影響，出現了類似“液化”現象；同時坡內的滲流過程進一步影響了岸坡穩定性。

關鍵詞：粉砂質岸坡；離心模型試驗；沖箱式造波機；波浪作用；侵蝕特性

導流堤影響下碼頭后方及下方流動特性數值模擬研究

曠 敏1，姚 宇1，2，許從昊1，2，陳 龍1，2

（1. 長沙理工大學 水利與環境工程學院，湖南 長沙 410114；2. 水沙科學與水災害防治湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410114）

摘要：基于Navier-Stokes方程結合標準的k-ω?SST湍流模型建立三維數值模型，對導流堤影響下中國東南沿海某碼頭后方及下方水域流動特性進行分析，研究了在不同堤長和角度組合工況下碼頭后方及下方水平流場、水平渦量、湍動能和沿岸方向海床剪切應力分布規律。結果表明：隨著堤長增大，碼頭后方有效導流區域的面積和沿岸方向海床剪切應力增強的范圍先增大后減小，在堤身長度等于碼頭后方水域寬度一半時達到最大，渦量和湍動能增強的區域面積隨之增大；隨著夾角增大，碼頭后方有效導流區域的面積和沿岸方向海床剪切應力增強的范圍逐漸減小，渦量和湍動能增強的區域面積先增大后減小，在堤身與岸線夾角等于90°時達到最大。

關鍵詞：導流堤；高樁碼頭；Navier-Stokes方程；流動特性

深海采礦垂直管道級配粗顆粒固液兩相流數值模擬研究

胡小林1，王 樂1，徐禮康1，聶程程2，趙桂欣3，萬初一3

（1. 中國船舶及海洋工程設計研究院，上海 200011；2. 武漢海睿科創科技有限公司，湖北 武漢 430000；3. 上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240）

摘要：礦物粗顆粒的垂直管道輸送對于深海采礦較為適用。實際深海采礦工程中，礦物顆粒并非單一粒徑，而是以級配形式存在。而級配礦物顆粒在垂直管道輸運過程中的變化規律探究較少。文中將計算流體動力學（computational fluid dynamics，簡稱 CFD）與離散元（discrete element method，簡稱 DEM）相結合，對初始速度、進料體積分數和顆粒級配等不同工況下的管道內輸運機理進行了深入研究。無論何種工況，小中大3種顆粒的軸向速度均從小到大分布，是因為小顆粒更多的與壁面發生碰撞、摩擦而損失動能。3種顆粒的軸向速度隨著初始速度（從2 m/s到4 m/s）和進料體積分數（從2. 5%到7. 5%）的增加而增大，而顆粒級配的變化對其影響不大。流場的湍動能和軸向流體速度隨著初始速度和進料體積分數的增加而增大；而隨著顆粒級配的變化（從1∶1∶1到1∶6∶1），湍動能減少，軸向流體速度基本不變。壁面剪應力隨著初始速度和進料濃度的增加而增大又隨著級配變化而降低。結論對于了解深海采礦輸運機理、提升輸運效率具有重要意義。

關鍵詞：深海采礦；CFD-DEM；管道輸運；級配粗顆粒；固液兩相流

三氣合采中天然氣助排舉升水合物漿液流動機理研究

唐 洋1，2，3，4，徐嘉慶1，2，付 強5，張吳鏑1，2，王國榮1，2，3

（1. 西南石油大學 機電工程學院，四川 成都 610500；2. 西南石油大學 能源裝備研究院，四川 成都 610500；3.油氣藏地質及開發工程全國重點實驗室，四川 成都 610500；4.懷柔實驗室，北京 101407；5. 中海油研究總院有限責任公司，北京 100028）

摘要：海洋天然氣水合物試采過程中存在水合物產量低，在射流破碎工況下沉沙嚴重、返出液極少甚至失返等問題。為提高水合物產量，充分利用開采設備的價值，基于天然氣水合物、淺層氣、天然氣藏縱向立體開發思想，提出了一種三氣合采分層調控工程實施方案。基于氣液兩相流理論，考慮水合物自分解行為以及固相顆粒有效運移條件，建立了天然氣水合物固態流化不同開采階段下天然氣助排舉升水合物漿液數學模型，并對氣液流動機理相關數學模型進行求解和驗證，最終得到了三氣合采分層調控工藝中天然氣助排舉升水合物漿液工藝圖版。在水平段鉆進階段，鉆井液流量大于13 L/s時，不需要額外注入氣相即可保證固相顆粒的有效運移，注入氣體可加速固相顆粒的運移，根據鉆井液的泵入量，氣相注入量范圍為0~67 L/s；水合物破碎回收階段，破碎流量在49~55 L/s內，不需要額外注入氣相即可保證固相顆粒的有效運移，在水合物破碎流量范圍內，氣相注入量范圍為0~129 L/s。該研究為提高水合物開采產量，加快實現水合物早期商業化開采，推進中國“雙碳”戰略目標的實

現提供了參考和幫助。

關鍵詞：三氣合采；天然氣水合物；氣液兩相流；水合物漿液；注氣量

考慮土體破壞模式的深海采礦車履齒牽引力研究

李 浩1，2，席明帥3，陳峰落1，2，沙 飛3，盧 宇1，2，欒魯寶3

（1. 招商局海洋裝備研究院有限公司，廣東 深圳 518067；2. 招商局深海裝備研究院 （三亞） 有限公司，海南 三亞 572000；3. 中國海洋大學 工程學院，山東 青島 266100）

摘要：履帶作為支撐采礦車在深海沉積物上開展采集作業的關鍵裝備，其與沉積物間的相互作用復雜。目前的研究主要集中于履帶的結構參數對牽引性能的影響，對土體破壞模式與牽引性能間關系的研究不足，且牽引力的計算較少考慮不同土體破壞模式。文章研究分析了不同接地比壓與土體剪切強度條件下的牽引力及土體破壞模式變化規律，討論了土體破壞與牽引力間的關系。研究表明：履齒高度相同，接地比壓在 1~5 kPa范圍內，最大牽引力隨著接地比壓的增加而增加；超過 5 kPa后，由于土體破壞面積的限制，最大牽引力趨向穩定。履齒高度在8~15 cm范圍內，土體破壞面積隨著履齒高度的增加而增加，對應最大牽引力也隨之增加。土體剪切強度與豎向應力共同影響齒后土體破壞模式的發展，僅當土體剪切強度3. 20 kPa且接地比壓為7、9 kPa時土體發生直剪破壞，土體剪切強度的增加和接地比壓的降低使得破壞模式轉變為楔形破壞。此外，文章計算了不同破壞模式下的土推力，為實際牽引力的預測提供參考。

關鍵詞：深海采礦；牽引力；土體破壞模式；相互作用；土推力

基于機器學習的Kelvin源格林函數數值預報

周子軒1，朱仁傳1，2，詹 可1

（1. 上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240；2. 上海交通大學 海洋工程全國重點實驗室，上海 200240）

摘要：快速、準確地計算Kelvin源格林函數及其偏導數是求解船舶移動興波問題的基礎及核心，其主要困難源于遠場波動項積分核的高頻振蕩。鑒于機器學習理論中多層感知機（multilayer perceptron，簡稱 MLP）的強大非線性映射能力，構建了針對Kelvin源格林函數及其偏導數的MLP數值預報模型。模型訓練及測試所需的高精度數據樣本均由自適應積分方法生成。為了充分利用樣本信息，降低訓練耗時，提出了一種基于收斂函數的創新采樣策略，實現對近自由面區域的局部加密采樣。數值分析結果表明，MLP模型預報精度良好，且效率顯著優于自適應積分等數值方法。該模型不僅在興波問題求解中有重要應用價值，也為機器學習在傳統水動力領域的應用開辟了新的思路。

關鍵詞：Kelvin源格林函數；遠場波動項；高頻振蕩；多層感知機

恒溫模式驅動下的二維微機電系統熱膜式壁面切應力傳感器水下標定試驗研究

劉 祺1，夏明嫣1，龐 鵬2，徐 華1，成澤霖1

（1. 南京水利科學研究院 河流海岸研究所，江蘇 南京 210024；2. 西北工業大學 機電學院，陜西 西安 710072）

摘要：床面切應力的測量研究是推動泥沙運動理論進一步發展的關鍵。圍繞新型恒溫模式下熱膜式壁面切應力傳感器標定問題，對已有水下壁面切應力傳感器標定裝置進行了改進，提高了該裝置的便利性與實用性，并且通過該裝置進行了恒溫模式驅動下的二維微機電系統（micro-electro-mechanical system，簡稱MEMS）熱膜式壁面切應力傳感器在不同水溫下的水下大小與方向標定試驗。研究表明：改進后的標定裝置可成功實現不同水溫下的壁面切應力傳感器靜態標定，恒溫模式可驅動該傳感器完成水下切應力測試；通過標定試驗，構建了傳感器不同溫度下統一標定公式；經標定試驗驗證后的傳感器靈敏度與準確性可以滿足一般河口海岸工程對床面切應力的測量要求；該二維壁面切應力傳感器能實現對壁面切應力角度的有效測量。標定后的傳感器可應用于破碎波、波流等復雜海洋水動力條件下床面切應力的測量。

關鍵詞：切應力；切應力傳感器；泥沙運動；恒溫模式；標定；試驗

基于SFS混合反射模型的側掃聲吶圖像三維重建

袁明新1，2，張 亮1，王以龍1，劉 維3

（1. 江蘇科技大學 機械工程學院，江蘇 鎮江 212000；2. 張家港江蘇科技大學產業技術研究院，江蘇 張家港 215600；3. 中科探海 （蘇州） 海洋科技有限責任公司，江蘇 張家港 215600）

摘要：基于明暗恢復形狀（shape from shading，簡稱SFS）方法進行海底側掃聲吶圖像三維重建時，會因為方法中反射模型與海底表面不相符而降低重建精度。為此文章在分析大陸架海底表面特點及側掃聲吶工作機理的基礎上，提出了基于SFS混合反射模型的側掃聲吶圖像海底地形重建方法。首先在保留Lambert漫反射模型的基礎上引入Blinn-Phong鏡面反射模型，并基于側掃聲吶圖像粗糙度進行漫反射系數、鏡面反射系數和鏡面反射指數的自適應設計，從而形成適合復雜海底表面的混合反射模型；然后線性化處理輻射照度方程，并采用牛頓-拉夫遜方法來獲得海底表面高程；最后根據海底點設計反演高程約束系數來約束表面高程，進而完成側掃聲吶圖像的三維重建。試驗測試結果表明，相較于其他三維重建方法，文中方法的平均絕對誤差值VMAE平均降低了32. 18%、相關系數值VCC平均提高了29. 62%、信噪比值VSNR平均提升了27. 23%，有效實現了側掃聲吶圖像三維重建。

關鍵詞：側掃聲吶圖像；明暗恢復形狀方法；混合反射模型；三維重建

剪切流引發港口共振的數值模擬研究

陳俊毅1，王 崗1，付睿麗1，陶愛峰1，楊子原2

（1. 河海大學 港口海岸與近海工程學院，江蘇 南京 210098；2. 國家海洋技術中心，天津 300112）

摘要：如同空氣吹過風琴引起其管內空氣共振，流速較強的剪切流經過港口時也可能引發港口水面發生共振現象。Fabrikant從理論上給出了引發不同港口共振模態的剪切流流速解析解，但從未得到物理模型試驗或數值模擬的驗證。為此，基于NHWAVE數值模型，模擬不同剪切流引發的港口波動現象，檢驗Fabrikant所提理論的正確性。結果表明，剪切流抵達港口后將引發低模態水波共振，且共振波幅隨著時間快速衰減。港內的最大振幅隨著剪切流流速增大而增大，振蕩持續時間隨著剪切流流速增大而減小。在 Fabrikant理論預測可引發港口共振的剪切流流速條件下，并未出現持續的港口共振現象。因此，文中的研究證實任意流速的剪切流均可引發港口共振，但該共振是瞬態的，其波幅隨時間快速衰減。

關鍵詞：港口振蕩；數值模擬；剪切流；NHWAVE

來源：《海洋工程》

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