近岸浮式防波堤结构的研究进展与工程应用

本文系统地介绍了近四十年来国内外浮式防波堤结构的研究进展与工程应用情况.讨论了浮箱式、浮简式、浮筏式等类型的浮式防波堤结构的消浪性能,波浪反射与透射系数的计算方法,相对宽度、相对水深、波陡等参数对浮式防波堤结构透射系数的影响,分析了目前限制浮式防波堤结构实际工程应用的主要困难.本文的内容可为深入开展浮式防波堤研究提供有参考价值的信息,以促进浮式防波堤从研究阶段向实用阶段的转变,从临时防浪设施向海上永久性建筑物的转变.     

长周期波浪下双浮箱浮式防波堤消浪性能*

长周期波作用下浮式防波堤消浪性能的研究对于浮式防波堤的工程应用起着重要作用。基于开源软件OpenFOAM,采用RANS方程和SST k-ω紊流模型模拟流场,通过重叠网格方法实现波浪-浮式防波堤相互作用的模拟。移植并应用MOODY程序库,构建二维流固耦合双浮箱数值波浪水槽模型。通过已有物理模型进行验证,证明模型的可靠性。进而开展单双浮箱消浪性能对比研究,分别研究波高、浮箱个数、浮箱间距和锚链刚度对浮箱消浪性能的影响。得出结论：1）波高增加时浮箱消浪性能提高;2）为提高消浪性能,应尽可能采用双浮箱（或者多浮箱）缩短浮箱间距;3）增加锚链刚度也可以提高浮箱的消浪性能。     

新型透空板式防波堤消浪效果试验研究

为增大双层板式防波堤的波能耗散和防波堤结构的稳定,提出了的一种新型桩基双层板式防波堤,通过物理模型试验,对比分析了该防波堤结构（模型 c）与另两种结构型式的防波堤（模型 a、b）在不同的波浪参数下透射系数、反射系数的变化关系,探讨了新型桩基双层板式防波堤（模型 c）透射系数、反射系数随相对波高、相对水深及相对淹没深度的变化关系,分析了其波能损耗情况。结果表明,在试验范围内,对于长周期波,模型 c 比其他两种型式的防波堤消波效果好;当水深与模型顶平齐时新结构（模型 c）对波能的消耗大于淹没和出水两种情况,说明防波堤高程与水位平齐时其消波效果较好。     

设有挡浪板透空堤波浪透射系数实验研究

首先从艾利微幅波理论出发，从能量角度对设有挡浪板透空堤的波浪透射进行分析，再通过物理模型实验，研究设有单挡浪板的透空堤的波浪透射系数与不同相对入水深度以及波陡的变化关系，在对比理论分析和实验结果的基础上，提出设有单挡浪板透空堤透射系数的近似计算方法。然后，通过物理模型实验，对设有两个档浪板透空堤的透射系数与相对板间距的关系进行初步分析，给出定性的实验结论。     

抛石堤长周期波浪透浪作用及对码头系泊条件的影响

长周期波浪作用于抛石堤时,部分波能透过石间孔隙,从而影响港内泊稳。结合印尼工程实例,采用波浪断面物理模型试验,对透射系数随周期、波高、波类型等因素的变化规律进行了研究。通过波浪整体系泊物理模型试验,对驳船码头和散货船码头的相应泊稳条件进行了研究。结合试验结果分析了透浪对码头系泊条件的影响。结果表明:抛石堤透射系数随波高的增大而减小,随周期的增大而增大;周期越长,船舶允许作业波高越小;长周期波浪的透浪作用对系泊影响程度大,设计时应纳入考虑。试验结果可为抛石堤后方码头设计提供参考。     

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.     

弹性浮板对水波的衍射与动弯矩分析

文章基于水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf方法,分析研究了水面上弹性浮板对水波的衍射与动弯矩分布问题.为确定极点,首先分析求解了有限水深的导波问题.而后将原来混合边值问题的求解归结为求解无穷线性代数方程组的问题.文中将分析计算结果与前人的计算结果及实验数据进行了对比,并对结果进行了分析讨论.最后,分析了结构几何参数和物理参数挠度和动弯矩分布的影响.     

Wave Scattering by Porous Bottom Undulation in a Two Layered Channel

The scattering of plane surface waves by bottom undulations in channel flow consisting of two layers is investigated by assuming that the bed of the channel is composed of porous material. The upper surface of the fluid is bounded by a rigid lid and the channel is unbounded in the horizontal directions. There exists only one wave mode corresponding to an internal wave. For small undulations, a simplified perturbation analysis is used to obtain first order reflection and transmission coefficients in terms of integrals involving the shape function describing the bottom. For sinusoidal bottom undulations and exponentially decaying bottom topography, the first order coefficients are computed. In the case of sinusoidal bottom the first order transmission coefficient is found to vanish identically. The numerical results are depicted graphically in a number of figures.     

桩基挡板透空式防波堤透浪特性研究

通过物理模型的试验模拟,研究并分析影响透射系数的各个因素(包括相对波高、相对波长、相对堤顶宽度、挡浪板相对入水深、是否开孔),给出各种因素组合下透射系数的变化规律。将试验值与前人公式计算值进行比较,分析数据的差异及原因;并在拉帕公式的基础上拟合了透浪系数经验计算公式。     

潜式双层水平板型防波堤的数值研究

基于VOF方法建立了波浪与潜式双层水平板型防波堤相互作用的数值模型。数值研究了潜式双层水平板型防波堤的透射系数和波浪力。综合考虑了相对板宽B/L、相对波高H/D、波陡H/L、相对板间距S/D和相对潜深d/D等影响因素,给出了透射系数和波浪力荷载随这些影响因素的变化规律。为了方便工程实际应用,拟合出了透射系数和总竖向波浪力的计算公式。公式计算结果与试验结果进行了对比,二者吻合良好。