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這些構筑物在使用期間不可避免地與周圍的復雜海洋環境相互作用，這包括波浪作用、風作用、地震作用及海洋生物的棲息等等。其中，波浪對構筑物及下覆海床的影響尤為常見且重要。在波浪作用下，構筑物會受到波浪力、浮力、沖擊力和繞流力等荷載，這些作用力與構筑物的穩定性與安全性息息相關。

有研究表明：在小風天氣下觀測時，海域含沙量較小，而在特殊天氣條件(如臺風、地震引起的大風天)持續作用時，海域的含沙量會持續增大，相對小風天氣，增幅達到3~6倍左右，2003年10月黃驊港海區的一次強寒潮就造成了航道泥沙嚴重淤積。含沙量除受波高、流速的影響外，很大程度上還受流向與波浪傳播方向的夾角，以及床面泥沙特性等等的影響。

然而，常年累月地受到潮汐和波浪的侵蝕作用，海灘地貌遭到了破壞：僅在2013至2014年的冬季期間，伯恩茅斯的海灘就流失了144,000 m3的沙子，普爾港前的Sandbank半島也流失了30,000 m3的沙子。目前人們通過定期養護海灘的方式維持著這一自然景觀。此外，海平面的上升也可能加劇海灘受到的侵蝕，增加海灘養護的頻率。

固定型OWC在工作時裝置本身是基本不動的, 通過波浪作用于氣室內部的水柱形成振蕩水柱, 從而使氣室內空氣往復運動推動空氣透平旋轉。固定型OWC主要考慮氣室內部水柱在波浪作用下的運動響應, 水柱主動振蕩運動, 可以作為單自由度振動系統進行研究。

-三腳架-流體數值模型能夠準確模擬三腳架周圍的沖刷過程及流場，顯示此模型可用于預測隨機波浪作用下三腳架基礎的沖刷情形。

格物云CAE水動力模塊，適用于進行1D/2D/3D水動力學、深海及近海區域波浪傳播、波浪振動特性、泥沙遷移及海床形態變化、水質污染等多種環境流體現象的仿真模擬和耦合計算，提供一維水動力&泥沙模塊、二維及三維模塊、波浪傳播模塊、波浪解析模塊、水質模塊、高級水質模塊、泥沙輸送模塊以及河冰模塊等計算模塊。

二、極端波浪與大體積平臺的相互作用本文研究的問題如圖1示意圖。一個大型且陡峭的波浪由于船體結構的水下部分而被放大，可能會撞擊甲板的底部。此情境涵蓋了多種事件類型，從沿立柱的薄水流上升、到立柱周圍的局部波浪放大，再到因平臺放大而導致的大波浪撞擊甲板的沖擊。圖1. 示意圖通常自由水面高度的建模需考慮線性和非線性效應，并結合模型試驗修正。

物理模型: 描述波浪、浮體和流體（水）之間的相互作用。這需要考慮流體力學、彈性力學和動力學。2、波浪模擬使用譜分析方法或其他波浪生成技術，模擬實際海洋環境中的波浪。調整波浪參數，如波高、波長、周期等，以匹配實際條件。3、流固耦合分析設置浮體與流體之間的交互邊界條件。這通常涉及到動網格技術，以適應浮體的運動。

CFD結合流體體積（VOF）模型，可以有效預測離岸平臺的空隙和波浪撞擊載荷。VOF方法可以準確預測自由液面的形狀和非線性波浪行為。對于浮動系統，CFD可以與有限元分析（FEA）相結合，以預測平臺在波浪撞擊期間的動態和結構反應。SPAR平臺的波浪相互作用圖1為SPAR對10和20米波浪的動態反應。這兩個波浪均為20秒的周期，并使用線性波浪邊界條件生成。

其中，推板式造波機在波浪仿真、船舶等水面浮式結構物與波浪的相互作用等工程有廣泛的應用。搖板式造波機多用于試驗水池內，是一種由下端關節連接，上端可來回擺動的搖板，用于制作人造波浪的設備。 為了更好地了解搖板造波技術的工作原理，提高搖板式造波機的工作效能，利用OpenFOAM開源平臺，通過自建高性能計算集群仿真平臺，利用搖板造波技術，來模擬真實物理水槽的波浪以及波浪與結構物的耦合運動。

系泊期間，船舶面對各種自然力和人為力，如波浪作用、涌浪、海流、潮汐和風，因此，應在事先考慮所有這些因素的適當規劃后進行系泊，以避免任何人員傷亡。船長有責任協調、規劃并將船舶系泊到港務局指定區域。港務局有責任確保海岸暢通，并提前安排設備和泊位，以便船只靠岸。如果船舶由引航員駕駛，則由引航員全權負責協調。

2 漂浮式風力機系統耦合動力學模型漂浮式風力機運動過程中，風浪對其的作用并非是各自獨立，而是相互間存在耦合作用。即風載荷下產生的彎矩和扭矩作用傳遞到平臺引起平臺位置與形態的改變，還會影響到平臺上浪載荷的大小。反之，平臺在波浪載荷作用下的運動響應，也會引起葉輪位置改變，導致氣動載荷發生變化。

海面風場：海洋衛星SeaSat雷達散射計（SASS）探測風場，風場探測意義重大，這項工作有助于人們對海與氣相互作用的研究，進而提高海浪預報的精確度，其原理是通過微波測風生成的浪以及粗糙海面進而推知海面風速（精度為±2m/s）、風向（精度可達±20°），從而獲得海面風場圖。⒌海底聲學特性探測海洋工程建設過程中大量應用海底底質探測成果，以全面了解海底底質狀況。

圖5 波浪站點Leucate的測量值（黑線）與模型結果（藍線）對比 （上：顯著波高；下：波峰周期） 接下來是水位對比結果。趨勢上也幾乎符合，數值相差的部分可能來源于地中海與大西洋的潮汐相互作用，如有必要，可以劃定更大的研究區域，建立統一模型以減少誤差。

穩定性和適航性：由于洶涌的波浪，船舶會經歷明顯的顛簸或搖擺，從而難以保持航向并引起乘客不適。減輕這種情況的一種方法是利用渦流脫落來引起受控振動。添加鰭狀結構等結構會產生可控振動的渦流，因此船舶和波浪可以平滑地相互作用，從而提高穩定性和耐波性。 海洋結構中的渦流脫落效應 阻力：當流體在容器周圍流動時，渦流會脫落，從而在其后面產生尾流湍流。這會增加阻力并損害結構的性能。

結合前人所研究的結論，馬勇等[7]考慮了水輪機、風力機與平臺的相互作用；郭小天等[8]針對潮流能發電裝置在各種外載荷下的運動性能，合理地設計了適用于潮流能發電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統。周丙浩等[9]利用Fortran對AQWA進行二次開發，研究風力機、水輪機與平臺的耦合運動效應。

從圖4(a)到圖4(d)，只觀察到波浪形結構，在圖4(d)現有下游波浪形結構的上部可以觀察到一個小的凸起結構。然而，在圖4(e)中，這種波狀結構已經迅速演變成發夾渦(渦F)。隨后，漩渦E被連續卷起，其長度和高度同時增加。渦F的頭部沿下游方向有明顯的斜向上拉伸趨勢。在圖4(h)中，3個結構沿著流動方向并排生成，并保持著服從理想發夾模型的明顯特征，彼此之間沒有明顯的相互作用。

結合前人所研究的結論，馬勇等[7]考慮了水輪機、風力機與平臺的相互作用；郭小天等[8]針對潮流能發電裝置在各種外載荷下的運動性能，合理地設計了適用于潮流能發電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統。周丙浩等[9]利用Fortran對AQWA進行二次開發，研究風力機、水輪機與平臺的耦合運動效應。

這些相互作用包含溫度和相變、溫度和應力應變、應力應變和相變3對耦合關系。圖1 溫度-相變-應力/應變的相互作用 Fig.1 Interaction between temperature-phase change-stress/strain溫度和相變的關系：溫度變化是影響相變的主要因素，溫度的變化決定了相變的進程，而相變釋放潛熱也會影響溫度場。

對軌道梁（H型鋼）的變形破壞有三種：1、截面變形破壞即隨著受力變大，截面自內向外達到材料屈服點，發生強度破壞；2、整體失穩構件在受力情況下突然偏離原來受力變形位置，即為整體失穩；3、局部失穩即在載荷作用下，構件出現波浪形失穩。本實例據現場反饋應為第三種形式。