单排与双排气幕防波堤消波性能数值模拟

将气液两相流看成是变密度单流体,以连续方程、雷诺平均方程和磊叩模型为控制方程,采用VOF方法追踪两相流界面,通过UDF在连续方程中添加附加质量源项的方法,建立了气幕防波堤数学模型。通过数值计算得到的波浪透射系数同试验数据吻合较好。在此基础上讨论了不同原型入射波浪要素、不同气幕间距以及不同供气量等对单排与双排气幕防波堤消波性能的影响,进而通过分析得出相应的结论,为气幕防波堤的设计提供有意义的依据。     

多排式气幕防波堤消浪性能数值模拟研究

基于CFD工具,以不可压缩雷诺平均N-S方程、k-ω SST方程为控制方程,利用VOF方法追踪气液两相流界面,建立数学模型,对气幕防波堤的消浪性能进行研究,通过对比透射、反射系数,数值模拟计算结果与物理模型试验结果吻合良好。在此基础上,讨论了静水中不同气幕排数及间距下气幕周围的流场特性,进而分析了气幕排数及间距对不同周期波浪消浪效果的影响。结果表明当供气量较大且其间距为单排气幕两侧最大水平流流速之间的距离时,双排式气幕防波堤能有效增加其消浪效果,尤其是可以增大对较长周期波浪的消浪效果,但当气泡帷幕增加到三排时,其消浪效果由于供气量的分散没有显著提升。该研究结果为气幕防波堤在实际工程中的设计和应用提供了理论支持。     

新型浮筏式防波堤消波性能试验研究

基于利用水下斜坡促进波浪破碎,进而衰减波浪的理论,文章提出一种由钢筋笼和水囊组成的筏式浮式防波堤结构,并通过物理模型试验,对规则波作用下浮式防波堤的消波性能进行了研究。试验中观测了浮式防波堤迎浪侧和背浪侧波面的变化过程,并分析得到了防波堤对波浪的反射系数、透射系数以及能量衰减系数随着相对宽度的变化关系,探讨不同入射波浪条件下,结构的前端相对入水深度和相对倾斜宽度等参数对其消波性能的影响。研究结果表明,在防波堤宽度大于一倍波长时,透射系数可小于0.6,并且在试验范围内,增加结构迎浪侧的相对倾斜宽度可改善结构的消波性能。     

波陡对双排可调节浮箱式防波堤消能效果的影响

基于双排可调节浮箱式防波堤消浪特性试验研究中物理模型试验数据,文章进一步分析了波浪要素——波陡对于双排可调节浮式防波堤消浪效果的影响,通过对不同波浪要素下的波浪投射系数进行整合分析,得到其随入射波波陡的变化规律。用MATLAB编辑程序计算得出不同波陡对应的透射系数,并进行精确拟合得出波陡与投射系数关系,即随着波陡的变大,透射系数是逐渐递减的。     

一种浮式梳式防波堤的消浪性能试验研究

针对一种新型的浮式梳式防波堤的消浪性能进行模型试验研究,试验模型采用固定结构形式,分析相对宽度、相对波高、水流速度和不规则波等因素对透射系数、反射系数和耗散系数的影响。研究结果表明：浮式梳式防波堤的消浪性能较为稳定,在波长较大的情况下,该型防波堤的消浪性能优于相同尺寸的方箱式防波堤;当相对宽度为0.20～0.27时,透射系数能达到最小值;在波与流共同作用下,同向水流会削弱波浪的消浪性能;在相同波浪参数下,不规则波的透射系数要略高于规则波的透射系数。     

半透空沉箱式防波堤的消波性能试验研究

提出一种新型防波堤——半透空沉箱式防波堤。在玻璃水槽中进行系列水工模型试验,量测在不同波高、周期波浪作用下,半透空沉箱防波堤前后的波浪特征参数,分析半透空沉箱防波堤对不同特征波浪的反射率,波浪周期与波浪尖锐度之关系。探讨该防波堤结构的消波原理与性能,根据试验分析结果,选出最优的透空率及内置斜坡坡度,试验结论可为开敞式港区码头的防波消波方案设计与规划提供一种新思路。     

浮式防波堤消浪特征研究

在分析各类浮式防波堤消浪机理及影响因素的基础上，将将式防波堤的消波作用概化为1种非线性的输出与输入的泛函，以人工神经网络作用原理建立浮式防波堤透射系数神经网络模型，在波浪槽中用不同类型的浮式防波堤进行多次消波效果的试验，结果表明，浮式防波堤透射系数神系数神经网络模型具有较好的模拟预测效果。     

新型浮式防波堤水动力特性试验与数值研究

针对一种新型浮式防波堤开展水池物理模型试验,在规则波和不规则波中考察波浪的浪向角、波高和周期对防波堤消波性能的影响。基于CFD软件建立了三维数值模型,取得了与模型试验比较一致的结果,验证了数值方法的可行性。数值和试验结果表明,在不同浪向角下新型防波堤的消波效果不相同,波高变化对消波效果的影响较小,而波浪周期对消波效果影响较大,周期越小,消波效果越好。对于周期不大于6s的波浪,该新型防波堤能达到超过50%的消波效果。该新型防波堤型式和数值计算方法可为后续浮式防波堤设计选型和分析提供参考。     

新型透空式防波堤结构试验研究

借鉴波能利用的基本思想,本文提出了一种新型的透空式防波堤结构,其特点是能够吸收并利用波能产生水幕来减小透射波浪.通过物理模型试验,探讨了防波堤的内部结构、几何参数以及相对宽度(模型宽度与波长的比值)等因素对其消浪性能的影响.在系统分析透空式防波堤水动力学特征的基础上,对防波堤的结构型式进行了优化,以提高其在长周期波浪作用下的掩护效果.文中给出了透射系数和反射系数随相对宽度变化的试验曲线.研究结果表明,相对宽度在0.1～0.2范围内,本文所采用的结构型式同一般的透空式防波堤相比,透射系数可以降低20%左右.     

气幕防波堤设计

本文介绍气幕防波堤消波机理与设计原理,根据Kurihara水槽试验和现场测试的结果,提出供气量计算方法,为气幕防波堤的设计提供参考。