透空式防波堤透浪的数值模拟

基于FLUENT求解器,以N-S方程为控制方程,采用动量源方法及追踪自由面的VOF方法,建立了同时具有造波和消波功能的数值波浪水槽。利用该数值水槽对透空堤的透浪、越浪问题进行数值模拟,并与物理模型试验进行比较,结果表明:数值模拟能较好地复演防波堤越浪、透浪过程。     

基于数值和实验方法的非透浪梳式防波堤的水动力学特性研究

采用源函数造波法建立了三维数值波浪水槽模型,模拟了不同随机种子数(NW)下的随机波浪,与目标谱对比的结果证明当NW=200时,采用文中的数值方法可以得到较好的模拟精度;建立了随机波浪对一种非透浪梳式防波堤作用的数值模型,通过数值模拟结果和实验结果的比较,验证了该数值模型的有效性。对该非透浪的梳式防波堤的水力学特性进行了实验研究,并应用上述数值方法对结构的所受冲击波浪力机理进行了分析,数值结果证明在该结构的危险水位下,由结构的翼板和胸墙下底板所构成的异型空腔结构是导致翼板上产生较大冲击压力的主要因素。在此基础上,为了消减翼板的冲击压力,提出一种改进的结构型式,最后对该改进结构的翼板上波浪力特性和波浪反射系数进行了实验研究。     

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.     

斜坡式防波堤护面对胸墙波浪力的影响

在设有胸墙的斜坡式防波堤设计计算中,作用于胸墙上的波浪力取值对计算结果影响非常大.关于斜坡式建筑物顶部胸墙上波浪力的计算,在交通部颁布的现行行业标准JTJ 213-1998<海港水文规范>及JTJ298-1998(防波堤设计与施工规范>中有所规定,但与一些工程的物模试验实测结果有较大差别.通过物模试验实测数据,总结分析了胸墙在有掩护条件下的波浪力折减情况,供设计参考.     

密排桩式堤波浪透射系数数值研究*

采用VOF（流体体积函数）方法进行液面捕捉,通过推板造波法模拟波浪产生,建立数值波浪水槽,研究密排桩式堤波浪透射系数与各影响因素关系,分析桩径、桩间净距、透空率、相对干舷高度、波陡等因素对波浪透射系数的影响,并结合数值模拟和物理模型试验结果建立密排桩式堤波浪透射系数计算公式。结果表明,密排桩式堤波浪透射系数随桩径增加先快速后缓慢减小,随桩间净距和透空率增加先快速后缓慢增大;干舷淹没情况下,透射系数随淹没程度的增大而增大并趋于平稳,非淹没状态下,透射系数随干舷距离水面高差的增大先增后趋稳;波陡对波浪透射系数没有显著影响。     

透空式双排圆筒防波堤消波性能数值模拟研究

双排圆筒防波堤是一种新型透空式防波结构,具有结构形式简单、利于水体交换、生态环境友好等优势,适用于软土地基海域的后方防护。双排圆筒防波堤利用前排桩、后排桩和后排挡浪板形成复杂的波浪掩护作用。为了研究该新型防波堤结构的消波性能,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM,建立基于有限体积法和VOF模型的三维数值波浪水槽,开展了不同布置情况工况下的数值模拟。模拟结果表明,双排圆筒的消波性能受到前后排间距、前排圆筒间距等布置参数影响,模拟工况双排圆筒消波率在34%～50%。     

新型桩基透空式防波堤透射系数分部计算与数值分析

针对新型桩基透空式防波堤提出一种防波堤波浪透射系数的分部解析计算方法,对波浪透射系数进行分部表示,包括挡浪墙和开孔板、水平平台、桩基3部分,将其透射系数相乘作为整体结构的透射系数。同时,利用FLOW-3D软件进行数值模拟,与分部解析计算结果进行比较,两者具有较好的一致性。此外,利用所提出的计算方法拓展研究了单层板开孔率、水平平台长度2种结构参数对防波堤透射系数的影响,结果表明,该防波堤结构随着水平平台的加长,其波浪透射系数明显减小;当单层板的开孔率ε大于20%时,其对波浪透射系数的影响不再明显。     

透空式防波堤断面波浪模型试验研究

对广东海安新港荔枝湾码头拟建的桩基透空式防波堤进行了断面波浪模型试验研究,结果显示:透波系数大小与水位、波浪重现期、波高累积频率、波周期和透空堤结构尺度有关;在不同工况和组合条件下,透空堤堤后波高均小于0.6m,满足设计要求;最好采用优化后的挡浪式透空防波堤。     

透空式防波堤波浪反应的TLD控制研究

将调谐液体阻尼器(TLD)首次应用到透空式防波堤的减振控制中,建立了在波浪作用下安装了TLD的透空式防波堤的动力反应方程,并采用时程分析法对其进行数值分析,而且还通过算例讨论了TLD的参数对控制效果的影响。计算结果表明,适当选择TLD的参数可以有效地控制透空式防波堤的波浪反应。     

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。     

半直立半斜坡式防波堤结构设计

半直立半斜坡式防波堤凭借“一堤多用”的结构优势广泛应用于防波堤工程中。外侧斜坡式结构对风浪适应性强,对波浪有一定的遮挡效应;内侧直立式结构可兼做码头,实现系靠泊及平台作业功能。目前规范关于半直立半斜坡式防波堤的研究较少,斜坡堤的消浪效果及波浪力折减系数缺乏理论支撑。结合工程实例,通过物理模型试验进行验证,将实测波浪数据分别与规范中直墙式建筑物墙前波浪力计算值、斜坡式建筑物顶部挡浪墙波浪力计算值进行对比,分析两种计算方法得出的结论与模型试验结论之间的差异并提出不同部位波浪力折减系数取值,通过波浪力试验实测值进行结构稳定性复核验算并给出相关建议。研究成果可为类似项目提供参考。     

桩基透空堤上部结构形式对防浪特性影响

在考虑堤顶越浪的情况下,对典型的设有挡浪墙和挡浪板的桩基透空式防波堤进行防浪特性研究。分析不同结构形式对堤后波高及其变化规律的影响;通过测量上部结构所受波浪力,对比防浪墙结构形式对结构受力的影响;并就结构形式对堤后波高和结构受力的影响关系进行研究。结果表明:合理的上部结构设计,可以在满足防浪要求的同时有效减少结构所受波浪力。     

浮式方箱防波堤的AQWA数值模拟研究

利用AQWA数模软件,针对规则波和不规则波作用时浮式方箱防波堤的透射效果进行研究,试验表明:浮式方箱防波堤的透射系数随水深变化不大,消波效果较好;与传统防波堤相比,浮式方箱防波堤在水深增大后工程造价的增量有限.本研究可为浮式方箱防波堤的设计和应用提供参考.     

波浪非线性对斜坡堤透浪特性影响研究

利用三维动压模型NHWAVE模拟了不越浪斜坡堤的透浪试验,并使用物理模型数据进行了验证。通过厄塞尔指数和波陡研究波浪非线性对斜坡堤透浪特性的影响,并采用相对长度(相对堤宽B/L)而不是绝对长度(B)来表示静水面处的堤身宽度。在此基础上计算得到新的透浪系数K L,同时讨论了堤后透浪系数与波浪非线性等因素之间的关系。结果表明,波浪非线性对透浪系数有着非常显著的影响。最后根据试验结果拟合出斜坡堤透浪系数的经验公式,为防波堤工程建设提供一定的参考依据。     

潜堤、挡板式透空堤组合结构合理性及消浪特性研究*

随着港口及泊位向深海迈进,传统实体防波堤造价高且透水性差等问题愈发突显。结合大潮差海域港口的透水与消浪需求,提出一种潜堤与挡板式透空堤组合消浪结构,以兼顾高、低潮位下的消浪效率。波浪与单独潜堤或挡板式透空堤的相互作用已有相关研究与应用,然而在国内外尚无组合使用的先例,针对这方面的研究也相对欠缺。通过波浪物理模型试验等手段,首先针对波浪经过潜堤时非线性效应带来的能量谱改变开展研究,并对比单独潜堤、单独挡板式透空堤与组合式防波堤的消浪性能,验证了组合式防波堤的合理性;然后,针对不同工况下潜堤及挡板式透空堤组合结构的消浪特性开展试验,并结合数值计算提出组合式防波堤间距选取建议。相关结论可为此类工程设计及应用提供依据。     

不规则波作用下潜堤透射系数试验研究

针对波浪通过潜堤对堤后波高影响问题,采用物理模型试验方法,对不规则波作用下相对淹没深度、相对堤顶宽度、前后坡坡度和波陡对潜堤透射系数的影响进行研究,并根据试验数据拟合出不规则波作用下潜堤透射系数计算公式。结果表明,相对淹没深度、相对堤顶宽度或波陡越大,透射系数越小;当坡比在1：1.0～1：2.5范围内时,前后坡坡度对潜堤透射系数几乎无影响;对拟合公式与常用经验公式进行比较,结果表明拟合公式能较好地计算潜堤透射系数。     

一种新型透空式潜堤消浪促淤特性试验研究

通过物理模型试验的方法,采用规则波和不规则波对新型空心立方体潜堤进行一系列消浪特性研究。同时,对2种不同空心率的空心立方体潜堤和实心堤透浪系数进行试验对比。对实验数据的统计分析结果表明:当选取合适空心率时,空心立方体堤的消浪效果与实心堤的消浪效果基本相同,并能达到一定的促淤效果,说明选取空心立方体作为潜堤堤身结构材料的方法是合理且有效的。