气幕防波堤消波性能影响因素数值模拟研究

为研究气幕防波堤消波性能影响因素,将空气和水组成的两相流体处理为变密度单流体,通过UDF在连续方程中添加质量源项和动量方程中添加动量源项建立了气幕防波堤的数学模型,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了气幕防波堤数学模型建立的合理性。以此为基础,对影响气幕防波堤消波性能的因素如入射波高、管道淹没深度进行了数值模拟计算,并通过分析、比较得出相关结论。这些结论对气幕防波堤的实际工程设计、施工等具有一定参考价值和指导意义。     

气幕防波堤消波性能数值模拟研究

该文将气液两相流看成是变密度单流体,以连续方程、雷诺平均方程和模型为控制方程,采用VOF方法追踪两相流界面,建立了气幕防波堤数值模型.基于Fluent软件平台,通过UDF在连续方程中添加附加质量源项实现了对气幕的数值模拟.数值计算得到的波浪透射系数同试验数据吻合较好.在此基础上讨论了入射波浪的周期和供气量等对气幕防波堤消波性能的影响.     

波流共同作用下泥沙数值模拟应用研究

以徐圩港区30万t级航道工程建设为例,应用经过验证的波浪、潮流共同作用下二维悬沙运动数学模型,研究工程建设对泥沙运动的影响。研究结果表明,防波堤的修建阻挡了原本徐圩港区近岸带较高含沙水体的运动,使防波堤圈围的陆域和水域造成近岸浅滩面积大量减少,部分沙源消失,工程区域含沙量有所降低。此外,由于东侧堤头挑流后引起堤头浅滩冲刷,掀起的泥沙使徐圩港区口门处含沙量略高,但由于防波堤形态不同,各方案口门附近含沙量场分布亦存在一定的差异。     

射阳港进港航道工程导堤堤头冲刷试验研究

采用潮流定床模型和局部动床模型,研究了射阳港进港航道工程潮流特征和导堤堤头冲刷问题。试验结果表明：工程区域内潮流特性发生显著变化,堤头扰流流速较大,悬沙分布和海床也相应变化,堤头海床会形成范围深度和较大的冲刷坑,设计防护设施坍塌,需对防护方案进行进一步优化,以确保建筑物结构的安全。     

射阳港进港航道工程导堤堤头冲刷试验研究

采用潮流定床模型和局部动床模型,研究了射阳港进港航道工程潮流特征和导堤堤头冲刷问题。试验结果表明:工程区域内潮流特性发生显著变化,堤头扰流流速较大,悬沙分布和海床也相应变化,堤头海床会形成范围深度和较大的冲刷坑,设计防护设施坍塌,需对防护方案进行进一步优化,以确保建筑物结构的安全。     

工程截流裹头设计及防护

拉哇水电站工程截流采用单戗宽戗堤从左向右单向进占立堵截流,截流戗堤宽度为40 m,龙口布置于右岸,右岸戗堤堤头稳定与否,直接关系到工程截流的成败。针对电站河床深厚软弱覆盖层、地层抗冲能力弱的特点,裹头采用大块石、特大块石、钢筋石笼联组结构防护措施,取得了良好的效果。本文主要对工程截流前右岸戗堤裹头设计及防护进行简述,供类似工程参考。     

东方电厂配套码头在波流共同作用下的动床泥沙模型研究

东方电厂南防波堤外侧100 m左右有一条平行于堤的水下天然气管线。防波堤的建设将改变附近海域的潮流场,引起堤外侧海滩滩面发生冲淤变化。通过建立波流共同作用下的动床泥沙模型,进行了常年水文条件和极端水文条件下的试验研究,分析了防波堤的建设对天然气管线所在位置的冲淤影响,以及防波堤堤前冲刷,提出了相应的防护工程措施。     

浮式防波堤研究进展

浮式防波堤与其他传统防波堤相比,可适应水深较大、地基软弱、大潮差和引入水体交换等情况,在港口海岸工程、海洋工程以及海水养殖等诸多领域具有广阔应用前景。对国内外浮式防波堤的主要研究成果和进展进行了综述,从理论推导、经验公式和数值计算3个方面归纳和总结了浮式防波堤波浪透射系数的计算方法。介绍了浮式防波堤结构型式的研究进展,重点分析了浮箱式、浮筒式、浮筏式及其相应改进结构等不同型式浮式防波堤的消浪原理和消浪效果,分析比较了不同结构型式浮式防波堤的优缺点。最后介绍了浮式防波堤在国内外的工程应用,并分析了限制浮式防波堤应用的主要原因,指出了目前浮式防波堤研究方面的不足,以及推广应用浮式防波堤需要进一步研究的内容。     

强潮河段弯道海塘丁坝群防护效果试验研究

针对强潮河段弯道海塘建设维护中,如何有效布置丁坝群才能达到最优防护效果的问题进行了探讨。以柯桥海塘为例采用整体物理模型对设计强潮动力条件下的不同丁坝布置形式的防护效果进行试验研究，试验结果表明，丁坝高程宜布置在平均潮位以上，低丁坝群的坝距与坝长比控制在3.125内较为合适，采用两低一高的布置形式防护效果性价比相对较优。研究结果可供强潮河段弯道海塘丁坝群设计参考。     

新型浮式防波堤消浪效果试验研究

通过一系列物理模型试验,研究一种新型(凹菱形)浮式防波堤的透浪系数,并与现有的浮箱式、废旧轮胎式、浮筏式等浮式防波堤进行对比。这种新型浮式防波堤的一个显著特点是在底部增加了阻尼,增加了波浪的能量消耗,从而减小了防波堤的透浪系数改善了其消浪效果。分析影响浮式防波堤透浪系数的主要因素为防波堤的相对宽度和相对水深。通过波浪水槽内的系列试验,研究两者对新型浮式防波堤透浪系数的影响,并给出临界透浪系数(C t=0.5)与两者的关系。在实际工程的设计和应用阶段,各种参量是相互影响的,讨论了波浪透射系数与各参数之间的关系。该浮式防波堤的消浪效果良好,为浮式防波堤的推广应用提供参考。     

水平斜插板透空式防波堤消波性能数值模拟

通过改进已有的防波堤模型，建立了一种新型水平斜板透空式防波堤模型。基于VOF方法建立了波浪与水平斜板防波堤相互作用的数值模型。经数值模拟研究了该新型水平斜板防波堤结构对波浪透射系数的影响，主要考虑了斜板角度、波陡、相对板间距、相对板宽和相对出水高度等因素对防波堤消波效果的影响。模拟结果显示:①水平斜插板透空式防波堤比水平板透空式防波堤的消波效果好。在斜插板作用下，随着斜板角度增大，透射系数逐渐增大，但增幅逐渐减小；②随着波陡增大，透射系数先减后增；③随着水平板间距增加，透射系数增大；④随着防波堤相对板宽的增大，透射系数逐渐减小；⑤随着防波堤出水高度增加，透射系数先减后增。结果表明，该新型结构防波堤的消波效果显著，可以很好地消减波浪，应用前景良好。     

拱坝气幕隔震技术分析研究

从流固耦合理论出发,介绍了坝体-气幕-库水隔震的三维有限元理论模型,研究了气幕隔震的减震机理和隔震效果.拱坝三维动力有限元数值仿真分析结果表明,气幕隔震对动水压力反应、加速度反应均有显著影响,尤其是前者,气幕可使动水压力减少约65%.     

新型透空格栅板式防波堤消浪性能试验

为提高透空式防波堤的消浪效果,提出了一种新型透空格栅板式防波堤结构。通过水槽试验,分析了该防波堤的消波性能,探讨了上下层平板相对间距以及格栅板间隙比等参数对防波堤透射系数和反射系数的影响。结果表明,该结构防波堤消波性能良好,且防波堤出水状态下的消浪效果要好于淹没状态;随着相对板间距的增大,防波堤透射系数变小;上下层各格栅板间隙比为0.1时,防波堤的消波效果最佳。     

连云港港主体港区口门浅滩深水航道三维横流特性研究

应用基于有限体积法的FVCOM建立了连云港海域的三维潮流数学模型,利用详细的实测水文资料进行了验证,结果较为满意。研究了连云港港主体港区旗台防波堤口门区域的三维潮流特征和浅滩深水航道的三维横流特性。结果表明,受北防波堤挑流影响,口门段航道最大横流出现在北防波堤堤头附近的航道横断面内,其中涨潮最大横流发生在中潮位前后1 h内,落潮最大横流发生在高潮位后1~2 h内。航道内表层和中层的横流数值较为接近,但由于航道内深层水流受航道约束更大,底层横流数值减小迅速。     

新型透空组合板式防波堤结构型式及消浪特性分析

为提高透空式防波堤的消浪性能并减小结构受力,在前人研究基础上提出了一种新型透空组合板式防波堤,比较分析了该型式的防波堤(模型c)与另外两种型式的防波堤(模型a和模型b)的结构特点。通过物理模型试验,探讨了模型c在不同影响因素下的消浪特性,并对比分析了模型a与模型c的透射系数、反射系数和能量耗散系数在不同相对堤宽下的变化关系,比较了两种模型的消浪效果。分析得出,由于模型c兼具开孔水平板式防波堤和开孔挡板式防波堤的作用,模型c的波浪反射小于模型a,消浪效果优于模型a,且模型c这种结构能有效减小防波堤结构受力;当模型宽度和相对间隙比同时较大时消浪效果更好,防波堤出水后的消浪性能要优于淹没状态下的防波堤。     

川江水利枢纽水工模型试验研究

简要介绍拟通过水工断面模型试验及整体模型试验,研究泄水建筑物流态、泄流能力、体型优化、消能效果、下游河床冲刷和防护措施,验证枢纽布置方案的合理性,并针对试验中存在问题提出修改意见,为初步设计提供技术依据。     

三峡水利枢纽坝区泥沙问题研究

多年的现场观测资料和理论分析及数学模型和实体模型试验等研究表明:三峡枢纽运用后,坝区河势朝平顺微弯单槽态势发展;合理布置和运用排沙洞,可确保电厂长期正常引水;合理布置隔流堤和堤头位置,可满足或基本满足通航水流条件;采用"动水冲沙"辅助机械挖泥措施,可解决上下游引航道的泥沙淤积问题。     

东澳湾防波堤工程波浪物理模型试验研究

东澳湾防波堤工程是珠海市海岛开发重要的基础设施,对珠海市发展居民海岛具有重要意义。在原型观测资料统计、数值模拟技术的基础上,采用波浪整体物理模型试验方法,研究东澳湾波浪特征及工程响应,为东澳湾防波堤工程设计方案比选与优化提供科学依据。试验结果表明,天然条件下,偏E向浪在湾口北侧形成波能辐聚区,湾口有效波高呈北高南低之势。防波堤建成后,东澳湾波浪场大致可分为4个典型区域:北侧湾口近岸波浪反射增强区、湾口南侧折射绕射区、湾口波浪绕射折射叠加影响区、湾内折射反射振荡区。在改善湾内波浪条件方面,方案之间差别较小,但单航道(方案二)防波堤堤头受波生流绕射及斜向浪冲击影响,结构失稳。总体来看,在掩护效果接近情况下,双通道防波堤方案(方案一)无论是在结构安全方面,还是集约航道、岸线资源方面均优于单航道方案。     

三峡水利枢纽坝区泥沙问题研究

多年的现场观测资料和理论分析及数学模型和实体模型试验等研究表明 :三峡枢纽运用后 ,坝区河势朝平顺微弯单槽态势发展 ;合理布置和运用排沙洞 ,可确保电厂长期正常引水 ;合理布置隔流堤和堤头位置 ,可满足或基本满足通航水流条件 ;采用”动水冲沙”辅助机械挖泥措施 ,可解决上下游引航道的泥沙淤积问题     

三峡水利枢纽泄水建筑物体型水力学研究

综述了二十余年来对三峡工程泄水建筑物体型所进行的试验研究工作，包括溢流表孔堰面曲线选择，事故门槽和工作门槽布置，以及深孔有压段体型，明槽段抛物线溢流面型式，陡槽方案，突扩跌坎式掺气设施，跌坎掺气设施等。通过对溢流表孔的试验研究，推荐了适宜的溢流堰面曲线和门槽体型及布置，并对与水流流向非正交的门槽体型及两道门槽的相互影响进行了探索，对于泄洪深孔体型的研究，探明了影响有压段空化特性及泄流能力的主要因素，指数了抛物线溢流面存在的主要问题，提出了槽布置方案，探索了突扩跌坎式掺气设施对于三峡泄深孔的适宜性及存在的空化薄弱环节，推荐了已在工程中得到了广泛应用的跌坎掺气设施，并针对三峡工程泄洪深孔研究提出了合适的跌坎掺气布置型式。