V形贯底式防波堤上波浪作用力的解析研究

用解析方法计算V形贯底式防波堤在波浪绕射作用下周围流域任意点的速度势,研究波浪作用在V形贯底式防波堤上的波浪力。假定防波堤刚性、薄壁、不透浪、水深恒定。假想的圆柱面将整个流场划分为三个区域,分别在每个区域内将速度势用特征函数展开,然后在公共边界上按照速度连续,速度势连续的原则进行匹配,求得流域中任意一点的速度势和作用在V形贯底式防波堤上的总波力和总波力矩。数值结果给出了作用在防波堤上的波浪力随防波堤张角、入射波波长、入射角变化的曲线。结果表明:作用在V形贯底式防波堤上的波浪力与水深、防波堤的张角、入射波的波长等因素有关。     

浅水波与圆弧型贯底式防波堤的相互作用

该文基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了浅水波对圆弧型贯底式多孔介质防波堤绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的水平波浪载荷与浅水波波面分布。计算结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响,结构透空可以明显减弱防波堤所受波浪作用。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力、力矩和波面分布值均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

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。     

直立式防波堤基底波浪渗流压力解析解

直立式防波堤的波浪荷载除了来自波浪场中的作用力外,还有海床渗流引起的波浪渗流力的作用,后者也是不容忽视的环境因素之一。本文对无限厚度可渗可压缩海床情况,给出了直立式防波堤下海床中波浪渗流压力的封闭形式的解析解,进而可以给出作用在防波堤基底上的浮托力和倾覆力矩。分析中考虑了土介质变形和孔隙水压缩性,渗流压力的控制方程为P=C_8P/t。海底面上的波浪压力采用了线性波浪理论的结果。     

珊瑚礁上防波堤波浪爬高的数值模拟与特征分析

波浪在珊瑚礁礁坪破碎、传播后在防波堤产生爬高,波浪爬高是决定防波堤高程、人工岛高程的重要因素。基于FLOW-3D软件,建立了珊瑚礁上防波堤波浪爬高的数值模型。通过与物理模型对比,验证了珊瑚礁上波浪传播与破碎、非破碎波在防波堤爬高数值模拟的合理性。在此基础上模拟了波浪在珊瑚礁地形上破碎与传播、防波堤的爬高,表明:随着礁坪上防波堤离礁前缘距离的增大,波浪爬高逐渐减小,在距礁前缘约一个深水波长处的防波堤爬高已显著减小。     

椭圆余弦波对透空直立防波堤波浪力解析计算

根据椭圆余弦波理论与水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了浅水区水波对透空防波堤的波浪作用,并取得了满足椭圆余弦波一阶分量边值问题提法的反射和透射波势的数学解。由此得出作用于直立透空防波堤的水平波浪力和力矩算式,并与浅水条件下的Airy波理论加以比较,说明浅水条件下椭圆余弦波理论更能反映非线性因素变化对波浪力及力矩的影响。     

防波堤前波浪引起的水流

用线性抛物型近似的缓坡方程 ,计算了波浪入射角分别为 10°、2 0°和 3 0°时 ,平底和斜坡地形上直立式防波堤前的波浪场 .并以此波浪场为输入条件 ,分别计算了由欧拉流和 Stokes流组成的质量输移流以及辐射应力流 .计算表明 ,防波堤前的波浪场、水深、地形和波浪入射角对波浪引起水流的影响 ,应引起工程界的充分关注     

波浪对开孔直立结构作用力的试验研究

文中给出了最优开孔率为０．１８－０．２５的开孔直立墙与开孔直立墙后带有一道实体直立墙的两种不同结构，在规则波与不规则波作用下的波浪压力试验结果，与不开孔直立墙的波压力进行比较，得到波压力与结构形式，水深，波浪要素之间的无量纲关系曲线与回归关系式。试验结果表明，开孔直立结构具有波压力小，消能效果好的优点。     

波浪对开孔直立结构作用力的试验研究

文中给出了最优开孔率为０．１８—０．２５的开孔直立墙与开孔直立墙后带有一道实体直立墙的两种不同结构，在规则波与不规则波作用下的波浪压力试验结果。与不开孔直立墙的波压力进行比较，得到波压力与结构形式、水深、波浪要素之间的无量纲关系曲线与回归关系式。试验结果表明，开孔直立结构具有波压力小、消能效果好的优点。     

波浪与透空管防波堤的相互作用

用阻抗分析方法,对由透空管组成的防波堤的波浪反射与传递系数等水动力学特征进行研究。在对透空管线性和非线性消耗波能机理分析基础上,导出一组所有参数都是事先知道的、完全封闭的理论公式。计算结果与试验吻合很好。在此基础上分析了透空管防波堤的波浪反射系数、传递系数和能量耗散系数随相对管长、开孔率、周期和波陡的变化。     

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。     

椭圆余弦波对V形防波堤绕射波浪力的解析计算

应用椭圆余弦波理论,给出了V形薄壁防波堤的浅水波绕射理论解,对现有Airy微幅波理论进行了有效拓展。通过对V形防波堤的浅水波浪力进行试算,揭示了椭圆余弦波对防波堤的作用规律。计算结果表明:椭圆余弦波理论计算的V形防波堤的最大无量纲波浪力明显大于相同浅水条件下Airy微幅波理论的对应结果,该方法有效拓展了无限长直立薄壁堤的反射波理论。此外,浅水波入射角、V形堤张角和防波堤臂长与水深比等参数的变化均将对V形堤的波浪作用产生相关影响,而V形堤的实际绕射波浪力幅值将随浅水波特征参数值的增大而增大。     

波浪和水流对大直径圆柱的共同作用力

本文将波流共同对圆柱作用的速度势分成合模势（无自由表面的绕流速度势）、流兴波势和非定常波势三部分。忽略小量的流兴波势，考虑合模势对非定常波势的影响，用直接边界元法求出非定常波势，从而求出波流共同对圆柱的作用力，提出了沿流线的自由表面条件和波流共同作用下散射波的幅射条件。文中给出了波流对大直径圆柱作用力曲线，可供工程设计使用，适用条件是相对水深ｄ／Ｌ＞０．１５，相对流速Ｕ／ｃ＜０．２。     

波浪崩破时对垂直方桩的正向作用力的实验研究

通过实验室物理模型实验，对小尺度垂直方桩正向破波力问题进行了初步探讨，给出了破波力的计算公式。     

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。     

梳式沉箱防波堤的水力学特性

本文通过实验研究，对于梳式沉箱这种新型防波堤结构的水力学特性进行了系统研究，论证了它能够减小波浪反射与减小结构受力的水平学机制；通过系列实验。本文给出了梳式结构受力与常用实体沉箱受力之比（波浪力折减系数）与各主要影响参数间相关的计算公式，可用以进行梳式结构的尺度选择与优化和进行梳式结构的设计的初步计算，该结构已在大连港大窑湾港区岛堤工程中得到实际应用，实验证明梳式方案的水平波浪力仅为常用沉箱受力值的62％－73％，可节省投资24．5％。／     

波浪作用下半圆型防波堤及其地基动力响应的数值模拟

防波堤和地基在波浪作用下的动力响应分析需要考虑波浪-海床地基-防波堤的相互作用。该文在通用数值分析软件ABAQUS的动力显式分析框架中,利用其自带的光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟波浪与海床地基和结构的相互作用,通过二次开发,引入了求解饱和土动力固结方程的位移-孔压耦合单元,模拟海床地基中超静孔隙水压力生成、扩散和消散过程,使得ABAQUS可以进行波浪-地基-结构的动力相互作用求解。并以长江口深水航道治理二期工程为例,建立了半圆型防波堤及其地基在波浪作用下动力响应的数值分析模型。首先,通过对室内模型试验的模拟对比,验证了数值模型的可靠性;然后,通过不同工况下的数值模拟计算,分析半圆型防波堤及地基动力响应的特点和规律。数值分析表明：防波堤受到的最大水平力和垂直力不会同时出现,存在一定的相位差;防波堤受到的波压力随水深的升高而减小,随波高的增大而增大;地基土体的超静孔压随着波高的增大而增大,随水深的升高而减小;防波堤的沉降随波高的增加而增大,随水深的升高而减小。     

随机波浪作用下大直径薄壁圆筒防波堤的动力分析模型

根据大直径薄壁圆筒防波堤的受力特征,提出了防波堤可能出现的3种运动模态：摇摆运动、摇摆-小滑移运动和摇摆-大滑移运动。引入控制侧向滑移的阻滑板-弹簧-阻尼器,建立了在随机波浪荷载作用下的大直径薄壁圆筒防波堤的动力模型,并建立了相应的运动方程。根据大直径薄壁圆筒结构防波堤系统的特点,提出了其附加土质量和其它参数计算公式。通过实例验证,表明本模型对随机波浪荷载作用下大直径薄壁圆筒防波堤动力响应数值模拟是可行的、有效的。