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龙图腾网恭喜大连理工大学;中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司申请的专利一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115563672B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211180368.1，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法是由唐国强;吕林;乔东生;宋志伟;闫俊;吴甜宇;滕云飞;王滨;高山设计研发完成，并于2022-09-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法在说明书摘要公布了：本发明属于海洋工程、港口、海岸及近海工程研究领域，提出了一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法，对水下结构物的局部冲刷进行准确预报。本发明基于土体的表观冲刷速率，建立了可针对水下结构物局部冲刷进行准确预报的方法，有效克服泥沙局部冲刷物理实验比尺效应难题；适合任意结构形式在任意沉积物类型条件下的局部冲刷预报；本发明将水下结构泥沙局部冲刷问题转化成为传统的海洋工程水动力学问题。本发明可以考虑流动条件随时间的变化以及流动方向的变化，这在以往的局部冲刷分析预报模型中是无法考虑的。本发明所提出的方法可以直接应用到水下结构物的局部冲刷预报，在位稳定性以及防冲刷措施设计等研究领域。

本发明授权一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法在权利要求书中公布了：1.一种克服水下结构局部冲刷物理实验比尺效应问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、建立不同沉积物输运特性公式开展土体表观冲刷速率物理实验，获得不同流动条件下，土体表观冲刷速率与海床剪切应力的定量关系以及临界起动应力；通过开展不同流动条件下的土体表观冲刷速率物理实验，建立土体表观冲刷速率预报公式：χ＝στc-τcrε1其中，χ表示土体表观冲刷速率，该物理量表征的是单位时间内，在一定的流速条件下，无结构物时土体的冲刷深度；σ和ε为常系数，通过对土体表观冲刷物理实验测量得到的数据，经最小二乘法拟合获得，两个常系数表示土体的输运能力；τcr表示土体的临界剪切应力，表征土体的抗冲刷能力；τc表示流体流动引起的海床剪切应力；当τcτcr时，土体发生输运，进而产生冲刷；海床剪切应力通过对测量得到的流速剖面分析获得的，在流体作用下，水平流速在深度方向上的分布符合如下的对数率分布： 其中，Uz表示高度z处测量得到的水平流速，κ＝0.4表示卡门常系数，z0表示海床糙率高度，与海床沉积物的中值粒径d50相关，其计算方法为z0＝d5012，u*表示底摩阻流速；当已知空间一点的流速后，应用公式2，计算底摩阻流速；当海况情况为单向流作用时，公式1中的海床剪切应力τc采用如下的公式进行计算： 其中，ρ表示水体的密度；对于公式1中的土体临界剪切应力，其计算方法为当土体表观冲刷速率χ＝10-7ms时对应的海床剪切应力，该分析土体临界剪切应力的方法同样适用于波浪和波流联合作用流动条件；当海况作用为波浪时，需要选取边界层充分发展时候的流速剖面，再通过公式2和3计算波浪条件引起的海床剪切应力τc；当海况作用为波浪流联合作用时，海床剪切应力通过分别分析单向流引起的海床剪切应力和波浪条件引起海床剪切应力的线性叠加获得；步骤B、建立水下结构局部冲刷扩展速率分析预报公式建立海底结构物局部冲刷扩展速率的准确预报公式： 其中，ψt表示结构物周围的局部冲刷扩展速率，不同于土体表观冲刷速率χ，ψt表示由于结构物存在导致的局部海床应力放大产生的局部冲刷；α表示结构物周围局部海床的剪切应力放大系数，其定义为α＝ττ∞，其中τ表示结构物周围的海床剪切应力；τ∞表示无穷远处未受结构物扰动处的海床剪切应力，该剪切应力在单向流条件下通过公式2和3进行计算；对于波浪及波流联合作用流动条件，无穷远处的海床剪切应力通过公式2和3进行计算；结构物周围的海床剪切应力τ，通过两种方法获得：1开展物理实验，测量结构物周围的流场信息，通过计算流速剖面的空间梯度获得海床剪切应力τ；2通过数值模拟获得结构周围的海床剪切应力τ；对于水下结构水动力的数值模拟，引入模型进行湍流封闭；由于结构物周围存在明显的逆压梯度，采用SSTk-ω两方程湍流模型提高数值模拟精度；为获得准确的海床剪切应力，在湍流模型中的湍动能生成项ω引入如下的边界条件来模拟不同的沉积物引起的海床粗糙程度： 其中，ν表示流体的粘性系数，系统Sr的计算表达式为： 上式中，ks+＝2.5d50u*ν；当通过公式4获得结构物周围的局部冲刷扩展速率之后，通过下式计算结构物周围的局部冲刷深度随时间的变化：

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