倾斜挡浪板桩基透空堤水动力特性

通过物理模型试验和数值模拟试验,对前倾斜、后垂直的双挡浪板桩基透空堤的透射系数、反射系数、波压力,以及波浪爬高等水动力特性进行了系统的数值模拟研究。研究结果表明,相较于垂直挡浪板,采用倾斜的前挡浪板可明显减小结构的透射系数和反射系数,而波压力和波浪爬高变化不大,体现了更好的挡浪效果。随着挡浪板倾斜角度加大,透射系数、反射系数均呈减小趋势,当挡浪板倾斜角度增大至40°后,透射系数变化基本趋于平稳。总体来说,倾斜挡浪板结构优于垂直挡浪板结构,综合考虑各个因素,建议工程中前挡浪板倾斜角度以不大于40°为宜。     

规则波作用下潜堤透浪系数数值模拟

潜堤透浪系数是衡量潜堤削弱波浪能力的主要指标。基于Boussinesq型方程的MIKE21-BW模型建立波浪数值水槽,进行规则波作用下潜堤透浪系数的数值模拟。根据Dingemans物理模型试验结果对BW模型进行参数率定和验证,验证结果良好。在此基础上,进一步分析了影响潜堤透浪系数的无因次影响参数,包含相对淹没深度、波陡、相对堤顶宽度、斜坡堤坡度等,研究不同因素组合情况下潜堤透浪系数的变化规律。建立了规则波作用下潜堤透浪系数的计算式,应用MATLAB数学软件对式中的系数进行拟合,拟合式计算值与BW模型计算值相关系数为0.858,相关性较好。另外,将拟合式与杨正己公式进行比较,并分析数据的差异与原因。研究表明:MIKE21-BW模型可以进行规则波作用下潜堤透浪系数的数值模拟。     

基于OpenFOAM的挡板透空式防波堤水动力特性数值分析

基于有限体积法理论,应用开源计算流体力学软件OpenFOAM求解黏性不可压缩流体的连续性方程和动量方程,建立了二维数值波浪水槽,并通过规则波作用下挡板式透空结构的物理模型试验数据(波面、压力和流速)对数值波浪水槽进行了验证;计算并比较分析了不同入射波浪条件下挡板相对入水深度对透射系数和挡板底部流速的影响.结果表明,当挡...     

透空式开孔防波堤水动力特性的数值研究

利用开源软件OpenFOAM建立波浪数值水槽,在规则波作用下,研究了开孔透空式防波堤水动力特性的变化规律。利用物理模型实验对数值水槽的可靠性进行验证。结果表明开孔位置只在前挡板的情况下,防波堤的透射系数会先减小后增大,在开孔率为4%透射系数达到最小,前挡板所受到总的水平波压力和反射系数会一直减小。开孔方式和开孔形状对防波堤的水动力特性影响较小,开孔率对其影响较大。当保持开孔面积恒定的情况下,对只在前档板开孔和前后开孔面积各一半的情况进行了比较,并进一步分析了水动力特性随着前后挡板开孔形心垂直距离D的变化关系。结果发现,前后挡板都开孔要比只在前挡板开孔的情况好很多。随着D增大,透射系数会减小,总的水平波压力和反射系数会变大。当D大于0.05 m,透射系数、反射系数和总的水平波压力变化很小。     

水电站引航道透空式隔流堤水力学试验研究

水电站引航道隔流堤采用透空型式,虽可调整航道口门区的流速分布,改善不良流态,但也会对引航道停泊段的水流条件产生不利影响。结合构皮滩水电站工程实际,采用水工模型试验和船模试验的方法,对构皮滩水电站下游引航道隔流堤不同透空形式的水力学特性进行了研究。结果表明：在透水通道平面角度45°,透水通道9个,透水面积75.6 m2时,下游引航道停泊段及口门区的水流条件均满足通航要求。对类似工程具有参考借鉴作用。     

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。     

T型透空式防波堤消波性能的理论分析

基于线性波浪理论,对T型透空式防波堤的消波性能进行了理论分析。在考虑水平板和竖直板厚度的条件下,通过特征函数展开法,给出流域内速度势的一般表达式,由速度势和速度的连续条件确定表达式中的待定系数,从而得到T型透空式防波堤对波浪的反射系数和透射系数随波数的变化关系,并对影响T型透空式防波堤消波性能的因素如水平板的潜深和竖直板高度等进行了计算和分析。计算结果与现有相关理论结果吻合良好;水平板的潜深和竖直板的高度对淹没和出水T型透空式防波堤的消波性能有较大影响。     

浮式植物体消浪效果的试验研究

通过大量水槽试验,研究植物消浪装置消浪效率与植物密度、植物带相对宽度、波陡之间的关系,分析植物高度大于波高的前提下影响浮式植物规则波作用下消浪效率的因素。结果表明,浮式植物消浪装置具有良好的消浪效果,在植物带高度大于波高的前提下,植物带密度和相对宽度是影响消浪效果的最重要因素。     

新型反弧形面防波堤消浪效果的试验研究

通过在波浪水槽中进行物理模型试验,研究相对半径、波陡、水深以及开孔率对新型反弧形面防波堤消浪效果的影响,以评价这种新型防波堤的消能效果.研究结果表明:反弧形防波堤的反射系数随相对半径的增大而减少,随波陡的变化则较为复杂;而防波堤的透射系数则变化较小并且维持较低数值;在不开孔时,反弧形防波堤在低水位的消浪效果较好,开孔后,在高水位时的消浪效果要好.     

Modelling of wave transmission through a pneumatic breakwater

A theoretical approach is derived to study interaction of linear water waves with an air bubble curtain used as a pneumatic breakwater. Modelling of wave transmission through an aerial barrier is a complex task due to a need to cover processes associated with wave-current interaction, effects of two-phase flows, wave damping, etc.. An initial boundary-value problem is solved by applying an efficient eigenfunction expansion method and a time-stepping procedure. The derived semi-analytical solution is used to study the effect of basic parameters of the model on wave dissipative properties of the pneumatic breakwater. Results show that wave damping by the breakwater is mainly affected by an air flow rate. The increased air discharge results in higher velocities of ascending bubbles and increases aerial barrier width. This leads to a substantial reduction of transmitted wave heights, especially for waves of intermediate length and short waves. In order to verify the applicability of the presented theoretical approach, laboratory experiments are conducted in a wave flume for different wave regimes and pneumatic breakwater characteristics. The analysis of a wave transmission coefficient calculated numerically and measured in the laboratory confirms that the derived model can be used for a certain range of wave conditions.     

局部开孔防波堤对斜向波反射的理论分析和试验研究

本文通过理论分析和试验研究相结合的方法，探讨了斜向规则波与局部开孔防波堤的相互作用。流体运动的计算域被分成两个子域，一个区位于开孔沉箱结构物外侧，另一个区位于结构物内。在每个子区域内，应用分离变量法和特征函数展开法以求得相应的速度势，在速度势的特征展开中考虑了非传播模态波。理论计算与试验结果对比表明，二者符合较好。基于对不同因素影响的分析，给出了斜向规则波在局部开孔结构前反射率的简化计算公式，在工程设计中可用于预估类似条件下结构物前的波浪反射率。     

斜坡堤堤心石尺寸对波浪传播影响的试验研究

采用典型斜坡堤断面结构,试验研究了不考虑越浪情况下不同尺寸堤心石对斜坡堤堤后波浪传播的影响,讨论了堤心渗透引起的波高及其与入射波要素和堤宽等因素的关系,给出了采用不同尺寸堤心石时堤后波高传递系数与无因次水动力参数和堤心结构B/D之间的经验公式.试验结果表明,不同尺寸堤心石对波浪传播的影响是显著的.     

预压荷载作用下砂桩复合地基承载力模型试验研究

针对淤泥质土地层沉井基础采用砂桩地基处理后其地基承载力实测值远大于设计值的工程问题,结合砂桩施工过程以及沉井施工工艺,为定量研究附加荷载转换为有效应力压密了地层从而促进地基承载力的提高,根据载荷板试验的要求、最大影响深度以及砂桩置换率,自主设计了可重复利用能施加预压荷载的载荷板模型试验装置,并开展了相关试验研究。结果表明:本套装置利用轨道将模型箱滑入反力架的方法实现了预压后地基承载力测试的反复开展;本套装置可以稳定地施加预压荷载,方便地开展载荷板试验;在置换率为36%的砂桩复合地基在180 kPa预压荷载作用下,埋深0.8 m的桩间土11 d后孔压消散68%;桩间淤泥质土预压固结后地基承载力提高了约58%。对于地基承载力要求较高但容许地基有较大变形的临时工程,砂桩设计可采用该试验装置估算淤泥质土固结后承载力,从而达到减少置换率、节省工程造价的目的。     

波浪荷载对半圆型潜堤作用的数值分析

基于动量源数值造波原理,运用Fluent软件模拟了半圆型潜堤表面波压的分布及变化规律,采用π定理分析了波陡、水深及波长对半圆型潜堤表面波浪力的影响,并通过统计潜堤表面各点所受压力（最大波压力与最小波压力的差值）最大值的分布,给出了半圆型潜堤表面压力最大值出现的位置及概率.分析结果表明,在水深较深时,波陡的改变会使波压力在堤顶至背浪侧发生明显变化;水深波长比的改变,会引起半圆堤两侧波压力不同的变化;波压力的最大值一般发生在堤顶处及其偏向背浪侧附近;半圆堤面上的动波压力最大值主要出现在两侧堤脚附近,随着波高的增加,堤面上各点的动波压力由近似对称分布向两侧受力不同转变.     

考虑桩顶水平反力的水平受荷单桩弹塑性解析解

基于线性地基反力法和土体的弹塑性本构关系,对桩顶水平反力系数不为零时的水平受荷桩进行了研究,给出了桩顶土屈服临界荷载（水平力、弯矩）的耦合关系式。研究结果表明,当荷载大于临界荷载时,桩顶土发生塑性屈服,其塑性屈服深度随荷载的增加而增加,但其塑性区扩展速率随桩顶荷载的增加而逐渐减小。给出了弹性区与塑性区桩内力耦合的矩阵方程及其迭代求解格式;利用曲面拟合软件给出了塑性区换算深的计算公式。通过工程算例验证,证明该方法可靠快捷,便于手算,值得推广。      

土基上桩基托梁挡土墙结构模型试验研究

本文通过挡土墙、托梁和桩整体结构线弹性结构模型试验,对墙背所受土压力的变化趋势、挡土墙的水平和垂直变位特征进行测试,分析出桩基托梁挡土墙的实际工作状态.     

海洋平台桩基冲刷的数值研究

该文基于湍流与两相流理论,数值研究了海洋平台桩基冲刷的机理及其过程。分析了桩基周围的流场分布,重点讨论了圆柱扰流的压力及速度分布,并对桩基周围海床面上的泥沙随冲刷时间的变化进行分析,最后对冲刷坑的深度进行研究。研究结果表明:桩基周围的冲刷过程开始于圆柱两侧,上游先被冲断,最后下游逐渐被冲刷。