含翼板浮式防波堤消浪性能分析

本文将浮式防波堤结构简化为两自由度的刚体运动,基于黏性不可压缩流体理论,用体积分数方法捕捉自由液面,采用重叠网格技术和有限体积法,使用计算流体力学软件Star-CCM+建立了二维数值水槽,对新提出的一种含翼板的箱型浮式防波堤和不含翼板的传统箱型浮式防波堤进行了数值模拟,对比分析了两种浮式防波堤的消浪性能、运动响应和流场特性,结果表明：翼型挡板能有效降低浮式防波堤的运动响应;含翼板和不含翼板浮式防波堤运动响应的不对称性是由水下两对不同强度和不同演化形式的旋涡造成的;附加翼型挡板在水下能形成强度更大的旋涡,从而吸收更多的波浪能,能够明显提升箱型浮式防波堤的消浪效果;附加翼型挡板在高性能的浮式防波堤设计中具有巨大潜力.     

半圆型堤体在电厂导堤和防波堤中应用可行性研究

半圆型防波堤是一种较为新型的防波堤,由于堤体结构特点同其他防波堤相比有诸多优点;本文结合电厂导堤和防波堤的功能,分析半圆型堤体的受力特性及优点,为半圆型堤体在电厂水工建筑物中应用提供科学依据。     

柔性浮式防波堤消浪特性研究

针对圆柱形柔性浮式防波堤的消浪效果展开断面试验研究,分析其在规则波和不规则波作用下的消浪特性。通过大量水槽试验给出了圆柱形柔性浮式防波堤透射系数、反射系数、衰减系数与锚固方式、试验水深、相对宽度的变化关系。研究结果表明:该结构形式的浮式防波堤对短周期波浪消浪效果明显,而对长周期波浪消浪效果不佳;锚固方式和水深对消浪效果的影响较小;相对宽度是影响消浪效果的主要因素。研究成果可为由该结构连接成的"V"形浮式防波堤的锚固方式和摆放角度的设计提供参考。     

防波堤损坏特点与其成因的关系

防波堤作为港口的重要保护设施，根据港口特点的不同具有结构多样性。由于防波堤主要结构类型及应用特点不尽相同，因此防波堤损坏问题也成为防波堤质量控制首要解决的问题。本文主要针对防波堤损坏特点，深入探究损坏及其成因的内在关联。     

考虑结构响应及轴线形状的防浪堤抗波浪冲击数值模拟研究

采用多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对核电站防浪堤受波浪冲击过程中挡浪墙表面波压力和结构响应规律进行研究。建立与物理模型1∶1的三维直型防浪堤-波浪耦合模型,通过与波浪理论公式和物理模型试验结果对比,验证该文采用的数值造波和耦合冲击方法的可行性。在此基础上建立与实际模型1∶1的三维直、弧型防浪堤-波浪耦合模型,分析了防浪堤结构刚度、断面尺寸以及防浪堤轴线形状对波浪冲击过程中波压力和结构响应的影响。结果表明：防浪堤前、后表面最大波压力分别出现在静水面位置和后墙底部;前墙和堤顶宽度对后墙具有保护作用;结构响应增强前墙波压力,但对后墙波压力有减弱作用;防浪堤轴线方向突变处波压力与结构应力较大。     

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...     

Predicting coastal morphological changes with empirical orthogonal function method

In order to improve the accuracy of prediction when using the empirical orthogonal function(EOF) method, this paper describes a novel approach for two-dimensional(2D) EOF analysis based on extrapolating both the spatial and temporal EOF components for long-term prediction of coastal morphological changes. The approach was investigated with data obtained from a process-based numerical model, COAST2D, which was applied to an idealized study site with a group of shore-parallel breakwaters. The progressive behavior of the spatial and temporal EOF components, related to bathymetric changes over a training period, was demonstrated, and EOF components were extrapolated with combined linear and exponential functions for long-term prediction. The extrapolated EOF components were then used to reconstruct bathymetric changes.The comparison of the reconstructed bathymetric changes with the modeled results from the COAST2D model illustrates that the presented approach can be effective for long-term prediction of coastal morphological changes, and extrapolating both the spatial and temporal EOF components yields better results than extrapolating only the temporal EOF component.     

潜堤上孤立波传播的格子Boltzmann法数值模拟

基于格子Boltzmann法建立求解不可压缩的Navier-Stokes方程的数学模型,对孤立波与矩形潜堤和半圆形潜堤的相互作用过程进行了研究。通过建立二维数值水槽,采用Rayleigh推板造波,模拟了孤立波越过潜堤的过程。通过模拟速度场和自由表面,证明该模型能很好地模拟流动的分离和涡流的产生,结果与已有实验数据吻合。研究表明该模型能够模拟孤立波与潜堤相互作用中的水流分离、涡流产生、波浪破碎和传播等非线性现象。所得结论对于潜堤工程设计具有参考价值。     

局部开口防波堤斜向波反射的理论分析与实验研究

研究了局部开口防波堤对斜向入射波的反射特性。整个流域被分成两个子域，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。数值计算结果与实验数据进行了比较。讨论了开孔影响系数，相对消浪室宽度，消浪室内部的相对水深以及结构物前水深等主要因素对反射系数的影响。     

Dual boundary element analysis of oblique incident wave passing a thin submerged breakwater

In this paper, the dual integral formulation for the modified Helmholtz equation in solving the propagation of oblique incident wave passing a thin barrier (a degenerate boundary) is derived. All the improper integrals for the kernel functions in the dual integral equations are reformulated into regular integrals by integrating by parts and are calculated by means of the Gaussian quadrature rule. The jump properties for the single layer potential, double layer potential and their directional derivatives are examined and the potential distributions are shown. To demonstrate the validity of the present formulation, the transmission and reflection coefficients of oblique incident wave passing a thin rigid barrier are determined by the developed dual boundary element method program. Also, the results are obtained for the cases of wave scattering by a rigid barrier with a finite or zero thickness in a constant water depth and compared with those of experiment and analytical solution using eigenfunction expansion method. Good agreement is observed.