浅水区域浮箱式防波堤结构形式的试验研究

介绍了2种浮箱结构型式的防波堤(L型中浮箱和L型边浮箱),3种类型(L型边浮箱、H型边浮箱、T型边浮箱)的浮式防波堤,对浅水区域浮箱式防波堤结构形式进行了实验室物理模型试验研究。得到了在规则波作用下的浮式防波堤的消浪效果和透过率。本次试验结果表明,在浅水波情况下,相同周期时的防波堤越宽波浪的透过率较小;同一形式尺寸的防波堤,透过率随着周期加长而逐渐增大。     

不同沉箱结构形式防波堤对港内泊稳影响的试验研究

通过对韩国某港北防波堤工程波浪整体物理模型试验研究,分别对比了普通直立式和开孔直立式2种沉箱结构的防波堤对港内泊稳条件的掩护效果。试验采用SSE、SE两个代表波向,采集并分析港内及防波堤周围水域的波高及分布。试验结果表明,采用相同入射波条件时,2种结构防波堤均可对港内形成一定程度的掩护。但由于工程海域波高较大,次生波的出现影响了泊稳条件。两方案相比,开孔沉箱结构的防波堤对拟建港区的掩护效果略好,综合比较最后推荐开孔沉箱结构的防波堤方案。     

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。     

U型振荡水柱式防波堤波浪力试验研究

U型振荡水柱波能装置具有较高的能量转换效率,并且可以和防波堤结构进行复合式开发,在降低工程造价的同时使防波堤功能多元化。而目前大部分研究仅侧重该装置的能量转换性能,对装置的受力及稳定性情况研究较少。文章构建了U型振荡水柱式防波堤的物理模型,研究了不同波浪条件以及装置结构尺寸对装置所受波浪力的影响。研究结果表明,气室前墙和前挡板所受的波浪力将随着入射波波高和周期的增大而增大,并且前挡板结构对波浪有一定的阻碍作用,随着前挡板高度的逐渐增大,气室前墙所受的波浪力逐渐减小。前挡板较高时,随着前墙高度的增大,前挡板的受力逐渐增大。     

振荡浮子式波能发电浮堤一体化装置性能研究

文章提出一种带消波水道的方箱型浮式防波堤与振荡浮子式波浪能发电一体化装置概念设计方案,应用ANSYS Fluent软件,通过锚泊线准静态法、多体耦合动力学理论与Newmark-β法对一体化装置进行耦合水动力计算,分析不同阻尼及水道构型参数对集成系统消波与俘能效率的影响.结果 表明,在阻尼选取区间内,线性等效电磁阻尼的俘能效率整体上大于Coulomb等效液压阻尼,增加浮子质量或增加线性阻尼系数,均可提升一体化装置的俘能效率,而对消波性能影响甚微.减小出口宽度,对俘能效率的提升有利并能提升消波性能.当消波水道入口完全浸没于水下时,俘能效率相对更高,消波效果更优.这种新颖的一体化装置构型为后续相关的消波与波浪能转换耦合水动力模型研究提供了思路与借鉴.     

带1/4圆弧面胸墙的沉箱防波堤的波浪力研究

基于带1/4圆弧面胸墙的沉箱防波堤的波浪水槽物理模型试验,通过对试验中获取的堤身及上部结构波浪压力数据的分析,得出波浪作用下防波堤水平力、胸墙竖向力和防波堤基底浮托力的分布特性,并通过对试验结果的计算分析,提出对合田公式的修正方法,该修正公式适用于带1/4圆弧面胸墙的沉箱防波堤的波浪力计算。     

一种新型浮式防波堤的试验研究

浮式防波堤具有不影响相应海域物质交换、造价随水深变化不大等优点,但其消波效果较差且对锚泊系统要求高等因素,减缓了它向实际工程转化的步伐。本研究综合考虑阻挡反射、紊动耗能、波峰耗散多种消波机理,进而提出一种由多菱形模块拼装而成的多孔浮式防波堤结构,并对该结构进行物理模型试验。试验结果表明。该结构型式的浮堤消波效果好且受波浪力小。     

双振荡水柱波能转换装置波能俘获特性数值模拟研究

振荡水柱（OWC）波能转换装置具有结构简单、易于维护等优点,因此受到了全世界的关注。然而,该装置仍然面临着能量转换效率低和有效频带宽度窄等问题。本文对离岸双OWC阵列装置的波能俘获性能进行数值模拟研究。基于势流理论,在OWC波能装置气室的一阶和二阶自由表面边界上引入气动阻尼和人工阻尼,建立可考虑气液耦合的非线性气动模型。为了验证数值模型的准确性,进行水槽物理模型试验,并将数值结果与试验结果进行对比,发现两者吻合良好。研究结果显示：阵列装置之间的多重绕射波浪会导致装置的气室共振频率发生偏移;合理布置阵列装置有助于提升OWC波能装置的相对俘获宽度和有效频带宽度,最大可分别提升61.7%和24.5%。     

波浪与非透空梳式防波堤作用的试验研究

对不规则波浪作用下的非透空梳式防波堤结构进行了物理模型试验研究.试验分析了非透空梳式防渡堤结构表面波浪压强的分布规律及工程危险水位;为寻求消减翼板波浪压强的工程解决方案,进而对3类改进的非透空梳式防波堤结构翼板上的波浪压强分布和堤前波浪反射系数进行对比分析,最终确定工字体挡板梳式结构为工程推荐结构.     

"点头鸭"式波能装置的波能转换性能和防波性能研究

为了研究\"点头鸭\"式波能装置的波能转换和防波性能,使用计算流体动力学(CFD)软件Star-CCM+建立规则波与波能装置相互作用的数值模型.通过与做单自由度旋转运动的\"点头鸭\"式波能装置试验结果对比,验证了模型的准确性.分析研究了不同攻角和波高条件下\"点头鸭\"式波能装置的转动角度、转换效率以及透射系数.结果表明,增大浮...     

沉箱式防波堤动力计算中附加水质量的实验研究

对沉箱式防波堤动力计算中的一个重要动力参数———附加水质量的计算方法进行了模型实验研究,提出了通过动力模型实验确定附加水质量的方法。依据结构动力学理论,由无水情况和各种不同水深情况下沉箱动力特性的实验数据确定沉箱运动时的附加水质量;在对实验结果进行统计分析的基础上,建立了计算附加水质量的经验计算公式。最后通过数值模拟与实验结果的比较,对建立的经验公式进行了检验。     

有护面块体掩护的斜坡堤弧形胸墙波压力研究

弧形胸墙可以有效减小斜坡堤越浪、降低胸墙顶高程,因此越来越多地在工程中采用。但在规范中对斜坡式防波堤弧形胸墙波压力计算方法没有明确规定。结合工程实例,将弧形胸墙波压力物理模型实测结果与现行规范直立胸墙波压力计算结果进行对比分析,总结了该工程防波堤弧形胸墙在有掩护条件下所受的波压力情况,供工程设计参考。     

涵洞式直立堤透浪特性研究

分析总结国内外透空式防波堤的研究成果基础上,讨论了涵洞式直立堤透浪系数的影响因素。通过不规则波作用下涵洞式直立堤断面波浪模型试验,分析了相对堤身入水深度（t/d）、相对防波堤宽度（B/Ls）、相对水深（d/Hs）、波陡（Hs/Ls）、相对胸墙高度（Δ/Hs）对透浪系数的影响。通过与Wiegel公式的对比找出误差原因,并针对相对堤身入水深度（t/d）、相对防波堤宽度（B/Ls）、波陡（Hs/Ls）这3个要素在Wiegel公式的基础上拟合新的透浪系数公式,并将拟合公式计算的透浪系数与试验值进行比较验证。研究成果对涵洞式直立堤的理论研究和工程设计具有较高的参考价值。     

开孔式削角沉箱防波堤水动力特性模型试验研究

针对开孔式削角沉箱防波堤在设计条件下水动力响应稳定性评估问题,基于物理模型试验方法,在试验水槽中建立开孔式削角沉箱防波堤的缩尺模型,开展不同水位对应波浪条件作用下的结构稳定性、越浪量以及波压力分布模型试验研究,并根据试验结果对结构设计进行改进优化。研究结果表明,结构原始方案在极端高水位和设计高水位对应的波浪条件下护底块体发生明显移动且结构越浪量过大,在设计低水位对应波浪条件下沉箱结构发生显著累积位移,需要有针对性开展结构设计优化;提高胸墙的堤顶高程可以有效降低防波堤越浪量,当堤顶高程提升至15 m时,可以满足设计规范要求;防波堤迎浪面波压力分布中的最大值位置与水位呈正相关性,最大浮托压力出现在沉箱外侧底部,随后向尾部逐渐减小。模型试验充分论证了防波堤结构设计方案的可行性,为结构优化提供参考依据。     

航道尺度对波高分布的影响

港口建设中进港航道的开挖对于波浪的传播有重要的影响。根据物理模型试验的结果,对波浪在航道区域的传播规律进行探讨,分别阐述波浪入射角、航道水深、航道宽度对波浪传播变形的影响。当波浪小角度入射时,航道中心比波高随着传播距离的增长而减小,在两侧边滩形成较大波高带。波浪人射角度较大时,易在航道迎浪侧产生波能集中,在背浪侧波高减小。此外,航道水深增大使得在一定长度范围内航道的折射作用增强。另一方面,宽深航道对于波浪在航道边坡的折射作用较窄浅航道更为显著。根据试验,同时分析了各航道尺度对港内区域波高分布特征的影响。研究成果对港口航道工程的规划设计具有指导意义。     

随机波浪作用下矩形沉箱防波堤的动力分析模型

首次将随机波浪荷载应用于矩形沉箱防波堤的动力分析,并将其动力运动过程分为：摇摆、摇摆一滑移运动两种运动模态,同时引入了侧向阻滑板一转角弹簧一阻尼器和阻滑板一竖向弹簧一阻尼器两种模型体系,建立了相应的动力计算模型,推导出了各运动模态的动力方程,并分别采用Fortran语言编译的程序和有限元软件ANSYS对两种模型进行实施。通过实例的计算分析表明,两种模型和方法均可有效地对随机波浪作用下沉箱防波堤动力响应进行数值模拟,而后者更符合实际受力情况,精度更高。     

桩基挡板透空堤透浪特性试验研究

通过不规则波作用下桩基挡板透空堤断面波浪物理模型试验,分析总结无量纲因素即挡板相对入水深度(td)、相对水深(dHs)、相对超高(ΔtHs)、相对堤宽(BLs)、波陡(HsLs)等因素对透浪系数的影响,在拉帕公式的基础上拟合出新的透浪系数计算公式,并将新公式计算的透浪系数值与试验值进行比较验证。研究成果对桩基透空堤的研究和设计具有较高参考和借鉴价值。     

人工沙滩在堤后次生波作用下的稳定性试验

基于波浪泥沙物理模型,考虑不同水位条件、不同重现期的波浪作用以及复坡和单坡2种不同坡度的沙滩坡面,对斯里兰卡科伦坡港口人工沙滩的冲淤情况及稳定性进行试验研究。结果表明,在次生波作用下,沙滩出现了不同程度的冲刷,沙滩剖面出现冲刷的主要部位一般位于水面线以下的波浪破碎带内,但当波浪条件增大时,人工沙滩剖面在水面线以上也呈普遍冲刷状态。在试验工况范围内,外海水位越高,波高、周期越大,防波堤堤后的次生波越大,所造成的沙滩剖面变形越大,冲刷深度越大。复坡和单坡2种不同坡度方案滩面泥沙在次生波作用下的冲淤部位基本相似,剖面稳定性相当。