新型透空式防波堤消浪性能研究

透空式防波堤由于具有消浪、透流性好等特点使其应用前景广阔。但由于其结构形式较新,对其研究、应用相对较晚,相关规范对其仅有较少规定,不足以很好地指导透空式防波堤的设计过程。参考国内外研究成果、现行规范及类似工程经验,在堤后已有建筑物的前提下,通过断面物理模型试验对梳式透空式防波堤结构、扶壁透空式防波堤结构、开孔沉箱透空式防波堤结构进行研究。给出了不同水深,不同结构形式防波堤透射系数的对比关系。     

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。     

挡板（透空）式防波堤消浪效果分析

挡板（透空）式防波堤具有防止泥沙回淤、改善港内泊稳条件和造价低等优点。文章结合崇明新河镇车客渡码头工程的原体波浪对比观测及潮流对比观测，分析了挡板的消浪效果与特征。     

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。     

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。     

透空式双层板防波堤消波特性研究

提出了的一种透空格栅式双层防波堤,其上层位于自由水平,下层在一定水中,利用桩基固定。文中通过物理实验,测得这种结构在波浪作用下的反射系数和透射系数从而得到结构的消波性能,分析了结构的相对宽度,试验水深和两层板之间的距离及试验波陡对反射系数和透射系数的影响。     

开孔率对开孔板消浪效果影响的数值模拟研究

采用VOF方法,结合k-ε紊流模型建立数值波浪水槽。造波边界采用内源造波法,造波边界后方和波浪水槽出口边界均采用海绵层消波,自由面采用F函数追踪,从而数值模拟了波浪对开孔板的作用。将开孔板前波浪反射系数的数值计算结果与文献[14]的物理模型实验结果进行比较,验证所建立的数值模型及计算方法的正确性。通过改变开孔率,模拟波浪与开孔板作用的开孔板前波浪的反射系数,进而分析了开孔率与波浪反射率的关系。同时,分析了波浪作用下开孔板的迎浪面与背浪面的点压力差变化,并主要探讨开孔率与点压力差的相互影响关系。分析结果表明:随着开孔率α的增大,反射率减小,透射率增大,点压差呈非线性变化。     

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。     

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%。     

非线性波与可渗潜堤的相互作用数值模拟

把波浪场与可渗潜堤内部的孔隙流场作为一个整体问题,从Navier-Stokes方程出发,采用k-ε模型来封闭雷诺方程,作为波浪场的控制方程,以Forchheimer方程作为孔隙流的控制方程,用VOF方法跟踪自由表面,应用施主与受主单元模型求解流体体积函数F的输运方程。以椭圆余弦波为入射波,数值模拟了椭圆余弦波在可渗潜堤前后的波面变化过程,并得到了潜堤内部孔隙流压力的变化结果。     

不同锚固方式双方箱浮防波堤水动力特性的SPH模拟

应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了模拟波浪作用下双方箱浮防波堤运动响应的数值模型,计算了其透射系数、反射系数和运动响应,数值模拟与试验结果符合较好。通过数值计算分析了双方箱浮防波堤在不同入射波周期和不同锚固方式下的水动力特性。数值计算结果表明:平行锚固和交叉锚固的双方箱浮防波堤相比,二者的透射系数相近,但交叉锚固方式的运动幅值和锚链力要略大于平行锚固方式。     

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.     

多孔结构防波堤消浪特性实验研究

针对国内外目前对浮式防波堤的研究,提出了两种类似于浮筏式防波堤的防波堤结构形式,金属网式防波堤,盲沟式防波堤,通过测量堤前、堤后波面高程,研究了多孔结构对于透射系数的影响,结果表明:盲沟式防波堤消浪效果明显,且相对宽度也是影响消浪效果的重要因素.     

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。     

复合材料螺旋桨水动力特性的流固耦合数值模拟

为了分析复合材料螺旋桨变形对其水动力性能的影响,利用FLUENT和ANSYS结构模块建立了一种流固耦合的方法。基于此方法分析了桨叶变形对敞水曲线,桨叶附近流场及其表面压力的影响。研究结果表明,初始几何为无侧斜无纵倾的螺旋桨变形后纵倾发生改变,使推力和扭矩系数变大,且推力系数和扭矩系数的增值随进速系数减小而增大。变形后的螺旋桨桨叶表面压力增大,压力系数变化最大值可达40%,螺旋桨轴向诱导速度变化最大值可达18.7%。     

斜向波对岛式直立堤作用力的数值模拟

国内多采用合田公式计算斜向波对直立式防波堤的作用,但公式中未考虑单个沉箱的防波堤轴线方向上的长度Ｂ这个因子。通过数值模拟可见,无量钢参数Ｂａｉｎα／Ｌ（α－波浪入射角,Ｌ－波长）是影响作用力的重要因素。     

直翼推进器水动力性能数值模拟

在直翼推进器的工作原理分析的基础上,以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象,利用基于计算流体力学的数值模拟方法进行了建模与仿真,并通过将数值仿真结果与试验数据相比较的方法验证了仿真方法的准确性。在此基础上,对直翼推进器的流场特性、敞水性能、桨叶及整桨载荷等水动力特性进行了分析,为直翼推进器水动力性能预报及桨叶及推进器设计提供了技术支撑。     

弧型布置的浮式防波堤水动力响应分析

非直线型布置的浮式防波堤对多浪向的掩护效果更佳,但其水动力响应相比直线型结构更为复杂,能否满足工程设计要求亟待研究,对此提出浮式防波堤弧型布局设计方案.基于三维势流理论对弧型布置的浮式防波堤的水动力性能进行频域和时域分析,计算得到运动幅值响应算子.在此基础上,考虑环境载荷和系统系泊与防波堤之间的耦合作用,研究其运动响应和系泊缆张力,并将所得结果与直线型布置的浮式防波堤数值计算结果相对比.分析结果表明:直线型布置的浮式防波堤在横浪作用下的横摇响应剧烈,在斜浪作用下存在横倾角;弧型布置的浮式防波堤在横浪和斜浪作用下的运动相对稳定,水动力性能表现更佳.     

箱形船水动力特性的数值计算

本文采用RANS方程和RNGκ—ε二方程湍流模型对带自由表面的箱形船的水动力特性进行数值计算。数值计算时，使用有限体积法离散控制方程，对流项采用二阶迎风差分格式，扩散项采用中心差分格式，对一艘方形系数为0．95的箱形船进行一系列速度下流场、阻力、兴波、下沉和纵倾的数值计算，并与在中国船舶科学研究中心拖曳水池进行的模型试验进行全面的比较，结果令人满意，是自由面绕流的数值计算在箱形船这样特殊的船型上的成功尝试。