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。     

双浮箱-双水平板式浮式防波堤试验研究

该文提出了双浮箱-双水平板式新型浮式防波堤结构,并对其水动力特性进行了规则波物理模型试验研究。探讨了相对宽度、相对波高和锚链刚度等因素对防波堤消浪性能、运动响应和锚链受力的影响,并与双浮箱结构的试验结果进行了比较分析。研究结果表明:在双浮箱下面安装两层水平板能有效提高防波堤的消浪性能,显著减小防波堤的运动响应;双浮箱-双水平板结构的波浪透射系数较双浮箱结构最多可减小0.4左右;当相对宽度B/L?0.30时,透射系数可以控制在0.35以下。因此,新型防波提展现出良好的工程应用前景。     

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.     

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。     

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。     

植物护岸对波压力的影响试验研究

在堤外滩地上合理地种植适生植物能够起到保护岸滩、消减波浪的作用,是一种有效的生物护岸形式。该研究采用规则波和不规则波模拟河道中的波浪,通过不同滩地水深、不同波高和不同种树带宽度的组合试验,系统分析了防浪林宽度、滩地水深、浪高、波长等因素对刚性树干和带有柔性枝叶的模型树模拟堤外滩地防浪林消浪的影响,以及波高、最大波压力、波浪爬高及堤前底部波浪流速的分布规律; 该文重点研究植物护岸对最大波压力的影响。试验表明:在滩地上种植防浪树可以大大消减波浪能量,降低波浪对大堤的冲击力,从而起到保护堤岸的作用。     

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。     

废旧轮胎浮式防波堤模型试验

依据水弹性相似理论设计小比尺的废旧轮胎浮式防波堤模型,该模型试验结果与原型结果吻合较好,验证了废旧轮胎浮式防波堤模型试验所取的相似关系是合理的,试验技术是可行的。研究废旧轮胎浮式防波堤结构衰减波能量的机理,探讨结构相对堤宽、锚链拖地长度、锚链刚度对废旧轮胎浮式防波堤消浪性能及锚链力的影响。在该试验范围内,当堤宽大于0.6倍波长时,透射系数小于0.5,锚链刚度和锚链拖地长度对透射系数的影响不明显。     

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。     

波浪对圆柱外接圆弧型防波堤绕射的解析计算

在微幅波绕射理论的基础上,使用特征函数展开法,推导了圆柱外接圆弧型防波堤复合结构的水波绕射的解析解,并据此计算了该结构所受到的波浪载荷以及绕射波面分布。计算结果表明:与单一圆柱相比,外接圆弧型防波堤的存在可明显降低作用于圆柱的波浪载荷和圆柱表面的波浪爬高;采用外接堤表面密实或透空而内圆柱表面透空的结构形式可以取得圆柱防浪的较佳效果;结构透空系数、波浪入射角度、外接堤张角、外堤半径与水深比、水深与波长比等因素的变化对绕射波浪作用均存在一定影响。     

Time-domain hydrodynamic analysis of pontoon-plate floating breakwater

The hydrodynamic behaviors of a floating breakwater consisting of a rectangular pontoon and horizontal plates are studied theoretically. The fluid motion is idealized as two-dimensional linear potential flow. The motions of the floating breakwater are assumed to be two-dimensional in sway, heave, and roll. The solution to the fluid motion is derived by transforming the governing differential equation into the integral equation on the boundary in time domain with the Green’s function method. The motion equations of the floating breakwater are established and solved with the fourth-order Runge-Kutta method to obtain the displacement and velocity of the breakwater. The mooring forces are computed with the static method. The computational results of the wave transmission coefficient, the motion responses, and the mooring forces of the pontoon-plate floating breakwater are given. It is indicated that the relative width of the pontoon is an important factor influencing the wave transmission coefficient of the floating breakwater. The transmission coefficient decreases obviously as the relative width of the pontoon increases. The horizontal plates help to reduce the wave transmission over the floating breakwater. The motion responses and the mooring forces of the pontoon-plate floating breakwater are less than those of the pontoon floating breakwater. The mooring force at the offshore side is larger than that at the onshore side.     

EXPERIMENTAL STUDY ON A NEW KIND OF OPEN TYPE BREAKWATERS

A new kind of open type breakwaters was proposed based on the concept of wave energy conversion. The excellent feature of the structure is that it can absorb and utilize the wave energy to dissipate waves. The effects of some factors, such as the configuration insides, the geometrical parameters and the relative width (the ratio of the width to the wave length), on the performance of the breakwater were discussed based on a series of regular wave tests in the wave flume. The hydrodynamic characteristics of the new open type breakwater were analyzed in detail, and the structure was optimized to improve the performance of the breakwater to effectively dissipate the waves with long period. The variation of the coefficients of wave transmission and reflection along with attenuation with respect to relative width was examined. The results of the physical model tests indicate that the transmission coefficient significantly decreases by about twenty percent at the range of relative width from 0. 1 to 0.2, compared with the traditional open type breakwaters.     

ANALYTICAL RESEARCH ON THE WAVE DIFFRACTION OF ARC-SHAPED FLOATING BREAKWATERS

1. INTRODUCTIONBreakwaters are generally constructed for thedissipation and reflection of incident wave energyin order to decrease the wave height to protect thecoast against the erosion and to decrease the forceacting on the coastal structures . Compared…     

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。     

Design formulas of transmission coefficients for permeable breakwaters

New empirical formulas of the transmission coefficient for permeable breakwaters were suggested based on available experimental data regarding the low-crest structure(LCS), including the permeable rubble mound breakwater and pile-type breakwater. The rationality of the present formulas was verified by their comparison with existing empirical and analytical formulas. Numerical flume results were obtained by solving the modified Boussinessq-type wave equations(MBEs), and a new expression relating the friction coefficient α to the relative submerged depth t sR H was also derived. Comparative analysis shows that the results of the present formulas agree with the numerical flume results as well as available experimental data, and the present formulas are superior to the existing empirical and analytical expressions in estimating the transmission coefficient. The present formulas can provide references for estimation of the transmission coefficient in engineering practice.