OWC-开孔浮式防波堤消浪性能的数值研究*

为了使浮式防波堤在消波的基础上兼具发电功能,提出一种新型结构形式——OWC（振荡水柱）-开孔浮式防波堤。对其在规则波作用下的消浪性能进行数值研究,分析了浮堤的间距、开口宽度、锚泊方式、入射角度等因素的影响。结果表明：1）在3种波高、不同周期波况下,与普通双浮堤相比,OWC-开孔浮式防波堤的消浪性能较好;2）浮堤间距和 OWC开口宽度越宽,消浪效果越好;3）锚链不拖地的浮堤消浪性能略优于锚链拖地情况,波浪正向入射比斜向入射时消浪效果好。     

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。     

双浮箱与不同形式板组合的浮堤消浪性能试验

对双浮箱与不同形式板组合的浮堤进行二维水槽波浪物理模型试验,探讨水平板入水深度、水平板开孔率、多孔竖直板等因素对浮式防波堤消浪性能的影响,重点分析双浮箱与多孔竖直板组合的浮堤的消浪性能和消浪机理。结果表明,对于双浮箱与水平板组合的浮堤,整体上水平板开孔时的消浪效果优于水平板不开孔时,尤其在波浪周期较长时。随着水平板入水深度的增大,浮堤的波浪透射系数明显减小、消浪效果明显改善,但整体上较双浮箱间无板时,其消浪性能仍无明显提高。与双浮箱间无板时相比,双浮箱间设置多孔竖直板时新型浮堤的波浪透射系数均减小,浮堤的消浪效果均得到明显改善。与双浮箱间无板时相比,双浮箱间设置多孔竖直板时新型浮堤的波浪反射系数均减小、波能损耗系数均增大。双浮箱间设置多孔竖直板时浮堤消浪效果改善的主要原因是双浮箱间的多孔竖直板增强了浮堤的波能损耗。     

新型浮式防波堤水动力特性试验研究

结合开孔圆弧型结构和矩形结构在防波堤工程上应用的优点,提出了一种由开孔圆弧、矩形方箱和锚链系统组成的新型浮式防波堤结构。通过二维波浪水槽中的规则波物理模型试验研究了该浮堤的消浪性能、运动和锚链受力等水动力特性与相对宽度(W/L),相对吃水(s/d)等因素之间的关系并与传统的箱型浮堤进行了对比。结果表明在试验范围内该新型浮堤具有消浪效果好、运动幅度小以及锚链受力小等良好的水动力特性。     

新型浮式防波堤水动力特性试验研究

结合开孔圆弧型结构和矩形结构在防波堤工程上应用的优点,提出了一种由开孔圆弧、矩形方箱和锚链系统组成的新型浮式防波堤结构.通过二维波浪水槽中的规则波物理模型试验研究了该浮堤的消浪性能、运动和锚链受力等水动力特性与相对宽度(W/L),相对吃水(s/d)等因素之间的关系并与传统的箱型浮堤进行了对比.结果表明在试验范围内该新型浮堤具有消浪效果好、运动幅度小以及锚链受力小等良好的水动力特性.     

浮式防波堤消浪特性数值模拟与物理模型试验研究

近年来,随着我国环保意识不断的增强,海洋环境问题日益受到关注,工程实施往往要兼具生态、景观等问题,因此浮式防波堤越来越得到人们的重视和认可,主要应用在渔业养殖、游艇码头等工程。本文通过物理模型试验和基于势流理论的数学模型两种手段,针对几种不同结构形式的浮堤进行了初步研究,探讨结构形式、水深、波浪周期对浮式防波堤消性能的影响。研究结果表明:在结构不很复杂的情况下,数值模拟计算结果与物理模型较为接近,可作为前期方案论证和比选阶段的主要研究手段;浮式防波堤的消波性能均随着波浪周期的增大而逐渐降低,经过优化后带有水平板的结构消波效果更好,当波浪周期为5s时,消波系数为26%;但当波浪周期增大到9 s后,消浪效果不理想,为8%。     

多级带孔薄膜浮式防波堤

结合浮式防波堤目前存在的问题及其结构特点,提出了一种新型柔性浮式防波堤结构——多级带孔薄膜浮式防波堤。通过物理模型试验和数值模拟方法对其消波效果和使用性能进行研究,认为这种新型结构消浪功能良好,同时系泊力较小,且施工方便、造价较低,具有较好的应用前景。     

平板及立板型式防波堤透射及反射系数研究

浮在水面上或潜在水下的水平或竖直单板可作为一种新型的防波堤形式.文中应用边界单元方法研究了波浪与这两种板式防波堤结构的相互作用,得到了这两种型式防波堤结构的波浪透射系数和反射系数与板的相对厚度、相对潜深及相对板长之间的相互关系.研究发现:(1)水下平板或立板的透射系数随相对厚度的增大而增大,随着相对潜深的减小而急剧地变小.当板无限接近自由表面时,透射系数会有零值出现.(2)浮在水平面上的平板和立板对中波、短波都有很好的消波效果,且立板消波效果更好.(3)潜在水面下的平板对中波、短波的消波效果比立板好,在整个波浪频率范围内,立板基本没有消波效果.     

三种组合浮囊型浮式防波堤的消浪特性对比研究

本文针对组合浮囊型浮式防波堤结构,提出了三种不同组合的结构方案,并通过Flow-3D软件进行数值计算,对比分析了在中等水深的长周期波条件下的消浪性能。并得到以下结论:浮囊按矩形布置的组合型式比按三角形布置的组合型式消浪效果更好;无论是矩形布置还是三角形布置,双层浮囊排列的浮式防波堤在D/d>0.5或B/L>0.3的情况下均可以达到消减一半波能的目的;相比箱板式浮式防波堤,板阻式可以通过扰动底部水质点运动进一步提高浮式防波堤的消浪性能。同时,针对板阻式结构,由于下部浮囊在横断面方向不是整排布置,本文引入关于下部浮囊宽度的修正系数对相对吃水进行修正,结果表明,除下部浮囊个数的影响外,其透射系数还可能与波浪作用有关。     

双排浮式防波堤透射系数分析

为研究双排浮式防波堤的水动力特性,本文通过数值模拟的研究方法,在AQWA软件中建立了双排浮式防波堤的数值模型,对正向入射波与一个双排浮式防波堤单元的相互作用进行了研究。在模型验证的基础上,分析了不同周期波浪作用下,锚链刚度、后箱吃水等因素对浮堤的透射系数的影响。结果表明:相同波浪下双排浮式防波堤的消浪效果要优于单排浮式防波堤。研究双排浮式防波堤的消浪性能,可以为实际工程提供一定参考价值。     

浮式防波堤研究进展

浮式防波堤具有环保、经济和可移动的优点,但可靠性、消浪效果的制约同时存在,大部分研究集中在使其具有更好的消浪性能上.以单体型、双体型、柔性结构、上浮式和其他形式的浮式防波堤为主线总结其研究成果、手段及进展,归纳物理模型和数值模拟的手段研究各种浮式防波堤的水动力特性,并给出实际工程的案例,可为浮式防波堤的进一步研究探索提...     

双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能研究

针对一种新型双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能问题,研究挡板开孔率和挡板倾斜角度对防波堤消浪性能的影响。采用物理模型试验方法,得出其反射和透射系数、波能分布和堤后波幅频谱特征结果。结果表明,斜挡板开孔率越大,防波堤透射系数也越大,但在试验范围内,透射系数均小于0. 5;该类型防波堤对波浪有较好的消能性,对较长周期波以反射为主,较短周期波以消浪室消能为主,整体透射系数较短周期波略大;防波堤设计斜挡板比平挡板透射系数小,具有更好的消浪性能,最小透浪仅为后者的39%。     

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。     

钢圆筒沉放施工区域简易消浪措施

针对钢圆筒沉放过程中的技术难题,进行了施工区域临时消浪措施研究。基于不同消浪原理,提出了浮驳+刚性侧壁、浮驳+柔性侧壁、横向水袋筏和V形水袋组等4种浮式防波堤形式。通过水池物理模型试验,比对分析了各浮式防波堤的波浪透射系数,并分析波周期和夹角对消浪性能的影响。试验结果表明,夹角为60°的V形水袋组方案消浪性能最佳,可推荐为施工区域临时掩护措施。     

新型钢结构浮式防波堤结构

浮式防波堤具有不影响海域物质交换、造价较低等优点,但是其结构连接及锚泊系统要求高的缺点限制了它的发展.为了克服浮式防波堤结构的这个缺点,同时发挥其消浪优势,利用大比尺波浪试验水槽通过物理模型试验对新型钢结构浮式防波堤消浪效果进行验证.试验通过浮式防波堤透射系数(Ct)与相对吃水(t∕D)、相对入水(t∕L)以及防波堤相...     

新型捕能消波浮式防波堤数值模拟与试验研究

采用数值模拟和物理试验研究方法,研究了新型捕能消波浮式防波堤savonius型桨叶两种布置形式的捕能及消波性能。利用STAR-CCM+数值仿真软件,通过调用重叠网格、时间二阶离散、增加数值迭代的方法,建立了浮式防波堤三维水动力模型并进行数值模拟。研制了该防波堤物理试验系统,测试浮式防波堤捕能消波性能,综合分析数值模拟与物理试验的结果。结果表明,该新型浮式防波堤在桨叶转动频率与波浪频率相近时捕能功率最大,桨叶并列布置方式的消波性能比桨叶垂直布置方式更为优越。     

多体浮式防波堤消波特性数值模拟

多体浮式防波堤消波特性是决定其应用价值的重要因素,基于三维势流理论,通过使用Ansys Workbench软件和AQWA Graphical Supervisor(AGS)图像后处理软件,对多体浮式防波堤在不同入射角和浮筒吃水深度下的消波效果展开研究。结果表明,在入射角度为90°时,多浮筒浮式防波堤能够最大程度地消减波浪。同时,透射系数随吃水深度的增加而不断减小,但结构稳定性会下降。因此,实际工程中应尽量保证浮式防波堤的迎浪面与波浪的来波方向垂直,这样可以获得较好的消波效果,同时应尽量避免选择吃水深度过大的浮式防波堤。     

波能转换型浮式防波堤的水动力性能研究（英文）

The integration of wave energy converters(WECs) with floating breakwaters has become common recently due to the benefits of both cost-sharing and providing offshore power supply. In this study, based on viscous computational fluid dynamics(CFD) theory, we investigated the hydrodynamic performances of the floating box and Berkeley Wedge breakwaters, both of which can also serve as WECs. A numerical wave flume model is constructed using Star-CCM+software and applied to investigate the interaction between waves and wave energy converters while completing the verification of the convergence study of time and space steps. The effects of wave length on motion response and transmission coefficient of the floating box breakwater model are studied. Comparisons of our numerical results and published experimental data indicate that Star-CCM+ is very capable of accurately modeling the nonlinear wave interaction of floating structures, while the analytical potential theory overrates the results especially around the resonant frequency. Optimal damping can be readily predicted using potential flow theory and can then be verified by CFD numerical results. Next, we investigated the relationship between wave frequencies and various coefficients using the CFD model under optimal damping, including the motion response, transmission coefficient, reflection coefficient,dissipation coefficient, and wave energy conversion efficiency. We then compared the power generation efficiencies and wave dissipation performances of the floating box and Berkeley Wedge breakwaters. The results show that the power generation efficiency of the Berkeley Wedge breakwater is always much higher than that of the floating box breakwater. Besides, the wave dissipation performance of the Berkeley Wedge breakwater is much better than that of the floating box breakwater at lower frequency.     

基于AQWA的双浮箱-双水平板浮式防波堤水动力分析

运用AQWA软件,针对双浮箱-双水平板浮式防波堤,建立不规则波作用下浮体锚链的耦合模型,研究时域情况下,改变水平板与浮箱的垂直间距,分析浮体运动响应以及锚链受力情况;并深入探讨了不同波浪周期和波高情况下水平板长度对浮体运动响应以及锚链受力的影响.结果表明,增加水平板与浮箱的垂直间距和水平板长度,可以有效减小浮体运动响应和锚链受力.波高和波浪周期是浮体重要的水动力因素,波高越大,波浪周期越长,浮体运动响应越剧烈;当浮体水平板长度达到21米左右时,整个防波堤达到最佳锚泊状态.     

竹排浮式结构消浪效果模型试验研究

对竹排浮式消浪结构进行了波浪模型试验,在试验中测量了堤后波高,计算了透射系数,并测量了锚链所受的波浪力。通过模型试验比较了几种竹排浮式结构的消浪效果,提出了推荐的结构型式,并结合众多学者的研究成果导出了改进的透射系数计算公式,公式计算结果与试验数据符合良好。