“厂”形板式防波堤消波性能数值模拟

根据水平板形防波堤和倾斜板形防波堤的特点,提出一种“厂”形组合板式防波堤,通过数值模拟方法对防波堤的消波性能进行研究。首先,利用FLUENT软件建立二维规则波数值波浪水槽,并验证水槽应用的有效性。通过模拟得到堤后波高-时间过程线,分析防波堤的透射系数,探讨透射系数随波高、周期、开孔率、相对板宽、波陡、倾斜板与水平板角度、超高等参数的变化关系。结果表明,在模拟范围内防波堤透射系数较小,消波性能优良,特别是对长周期波也有较好的消波效果。研究成果可以为新型防波堤设计提供参考。     

实验水池弧形消波装置孔隙率优化试验研究

文章针对实验水池弧形消波装置的消浪效果问题,以弧形消波结构为研究对象,通过二维水槽试验,研究弧形消波结构表面不同孔隙率对其反射系数的影响;在此基础上,将单层结构优化为双层结构,寻求消浪效果最佳的双层孔隙板孔隙率组合,并研究波高和周期对消波结构反射系数的影响。试验结果表明,双层孔隙板的消浪效果优于单层孔隙板;且上层孔隙板孔隙率为30%,下层孔隙板孔隙率为20%时,反射系数最小,为该消波结构的最优孔隙率组合;其他条件不变时,结构的反射系数随波高增大而减小,随周期增大而增加。     

气幕式防波堤消波性能试验研究

本文通过在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的波浪水槽中进行的规则波物理模型试验,探讨了气幕式防波堤的消波机理及其影响因素.对不同入射波浪周期,供气量,气幕式防波堤的孔管型式等因素影响下气幕式防波堤消波性能的试验结果进行了分析和比较,分别给出了各因素影响下气幕式防波堤的透射系数以及反射系数的关系曲线.试验研究的结果表明,气幕式防波堤对短周期的入射波浪具有较好的消波效果.     

基于DualSPHysics的数值波浪水槽研究

为更好地研究强非线性波浪问题(波浪翻卷、破碎及其与结构物相互作用等),基于DualSPHysics开源平台进行二次开发,采用SPH方法建立了二维数值波浪水槽。运用强制修正粒子加速度的方法实现阻尼消波功能,通过监测推波板前水位变化并实时修正造波信号实现了主动式消波功能,并对消波模块的阻尼消波性能和主动式消波性能进行了详细测试。结果表明,新型阻尼消波层的长度控制在1~2/3倍波长内即可形成可靠的开放式边界,主动式消波功能可将70%以上的能量反射波吸收。     

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。     

多层直立开孔挡板透空式防波堤消浪性能试验研究

从破坏波浪水质点运动轨迹出发,提出一种多层直立开孔挡板透空式防波提。通过物理模型试验,重点研究了板距布置方式及波要素对防波堤消浪性能的影响及其变化规律。试验结果表明,该结构对长波表现出较好的消浪性能,特别适用于浪大水深的海域,对促进透空式防波堤从临时挡浪措施转变为永久性建筑物具有重要意义。     

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。     

开孔沉箱消浪性能试验研究

开孔沉箱的开孔率是影响其消浪性能的重要参数,迎浪面上的开孔范围也会影响开孔沉箱的消浪性能。通过物理模型试验,测量了不同开孔率情况下开孔沉箱前的波高,采用多点法分析了波浪反射系数,研究了其消浪效果,给出了波浪反射系数与沉箱开孔率之间相互关系的试验结果;同时,通过试验研究了开孔沉箱的开孔区域上下端距静水位高度对沉箱消浪性能的影响,对比了两种不同开孔沉箱断面宽度情况下波浪反射系数。     

局部波浪振荡对浮式防波堤消波效果影响分析

为获得浮式防波堤腔体内部波浪振荡对其消波效果的影响,基于CFD技术,建立含局部开口腔室结构浮式防波堤内外流场共同作用下的水动力响应数值模拟方法,通过试验数据对比分析,验证数值计算准确性。结果表明,浮式防波堤腔体内部波浪振荡可以有效提升消波效果,但腔内发生大幅波浪共振时,消波效果并不理想。在此基础上,考虑不同腔体模型对腔内波浪振荡和消波性能的影响,研究发现,在本文模型数据范围内,浮式防波堤局部开口腔室个数增多,使得腔内波浪振荡加剧,浮式防波堤消波效果提升。     

内建斜板直立开孔式消能结构物的消波特性研究

提出一种利用改变直立式多孔隙结构物内部的排水功能来强化消波能力的新型消能结构物。通过在结构物开孔处加装上斜板或下斜板引导波浪入射的水体运动,使其在上斜板发生类似越波的行为;或者利用下斜板将波浪的水粒子运动向下导引,影响其波动的结构,进而影响其反射波能的大小。为了进行比对,设计了一种短狭缝型消能结构物。经由水工模型试验发现,改变波浪侵入多孔隙结构物体内的水体物理运动,有助于减少反射波的产生。相关的试验有助于对新型结构物的进一步改良,并可作为港池内利用消能式码头结构物消减港内波动的一种新思路。     

数值波浪水槽末段孔隙结构消波性能的研究

基于Flow3D有限差分求解程序建立数值波浪水槽模型,造波段采用线性波浪理论生成周期表面波,末段采用沿水槽纵轴方向具有渐变垂向孔隙率的孔隙结构以消除反射波,研究结果表明该孔隙结构对规则波具有良好而稳定的消波效果。通过"三点法"入、反射波分离程序求解波浪的反射系数,探讨各方向孔隙率、消波段末端孔隙模块的垂向孔隙率、孔隙结构等分份数、消波装置的总长度等因素对消波性能的影响,寻求消波性能最佳的参数组合。     

具有ARC功能的摇板式造波机的应用研究

船舶试验科学的发展促进了水池试验水平的提高,采用具有ARC(主动式消波)技术的造波系统会有效地吸收各种反射波,明显提高水池的波浪模拟质量.本文针对摇板式造波机,对主动反射吸收造波原理进行推导,提出了适用于规则波和不规则波的摇板式造波机的主动消波方法,并在水槽中设计出一套用于ARC造波的计算机控制单元板造波装置,最后通过试验结果对这种方法进行了主动消波的验证.     

双层开孔消浪板结构消能性能分析

双层开孔消浪板是一种新型消能结构,其结构通过上层开孔板和下层实心板两部分来解决结构的消能问题．文中通过模型试验的方法来验证结构的消能性能,同时,对双层开孔消浪板结构在规则波作用下的消能系数随3个主要影响因子（相对板宽B／L,相对开孔A／A0,波陡H／L）变化的结果进行分析．通过分析和比较消能系数与影响因子之间的相互关系,证明双层开孔消浪板结构具有较好的消能效果．     

基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽的阻尼消波研究

对基于VOF方法的不规则波数值波浪水槽进行了阻尼消波研究。在水槽右端的出流边界处,设置了一定长度的海绵层来吸收波浪,海绵层的衰减系数采用线性分布的形式。通过不同入射波参数的数值计算结果,比较了不同形式的衰减系数和参数的海绵层消波效果,给出了对应不同波要素范围的海绵层参数取值范围。对浪高仪位置处波面历时采用两点法进行了分离,波浪的反射率满足计算要求,给出了数值水槽中不同时刻波面高度空间分布情况,应用快速傅里叶变换得到计算波谱,计算波谱与靶谱吻合较好,计算结果表明所采用的海绵层阻尼消波是一种很好的边界处理方式。     

基于FLOW-3D的新型桩基透空堤消浪性能研究

针对新型附带消浪板桩基透空堤消浪性能,对波浪作用下该新型透空堤的反射系数、透射系数以及波能分布进行研究.采用FLOW-3D数值模拟方法,得出消浪板的开孔率、相对入水深度以及倾斜角度变化时透空堤反射系数、透射系数以及波能分布.结果显示:1)该新型附带消浪板桩基透空堤具有较好的消浪性能,开孔率越小,其反射系数越大、透射系数...     

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。     

直立折叶板开孔式结构物之消波特性改善研究

文章延续林蔚等~([1])针对直立活动折叶板开孔式结构物的消波特性做进一步探讨,并以水工模型实验方式比较不同长度单消波室的消波能力,发现适当的折叶板配重,可以让消波室内外波动达到同步而提升其消波效果,但是消波室长度也可能造成舱内的水体振荡与相位变化,而有较大的反射率。综合检讨后,获致结论为消能结构物的消波机制系由开孔岸壁及消波室的消波功能与排水机能所共同组成,消波室长度不一定能消减波能反而激活振荡。如能分项加强其消波工,应可有效提升消波能力。     

带横隔板开孔沉箱所受波浪力的研究

研究了斜向波与无限多开孔沉箱的相互作用。依照结构物的几何形状,整个流域被分成无限多个子域,在每个子域内应用特征函数展开法求解速度势。对于沉箱内的波浪运动,引入相位差概念;同时,在构造反射波模型时,考虑了结构物的几何形状影响。进行了数值试验,分析了开孔沉箱水平波浪力及横隔板受力特点,详细讨论了波浪入射频率、入射角度、相对消浪室宽度及开孔影响系数对开孔沉箱波浪力的影响。     

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%。     

港口导堤植被消波的试验研究

针对天津中心渔港东导堤工程,通过几何比尺为1∶10的断面物理模型试验,研究了植株布置方式、种植排数和淹没水深对护岸植被消波效果的影响。研究表明:1)护岸植被对波浪有一定的消减作用,可减小波浪对护面结构的直接冲击,并降低越浪量,但是植被的消波效果只对一定范围内的波浪有效。2)就植被的消波效果而言,矩形布置方案略好于梅花形布置方案;树木种植排数越多消波作用越大;半淹没时的消波效果略好于全淹没状态。3)结合天津中心渔港东导堤护岸结构,肩台种植树木7排时,植被消波效果最好,其中波高最大消减32.9%,越浪量最大消减87.8%。