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。     

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%。     

波浪对有梁面板结构冲击作用数值模拟

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空有梁面板结构底面受到的波浪冲击作用进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的造消波性能和应用的有效性。通过计算,得到了波浪冲击过程中波陡、超高和板宽各因素对冲击压强的影响。最后在已有冲击压强计算公式基础上提出了修正公式,以更准确地预报波浪的冲击荷载,深入认识波浪冲击机理。     

桩基双挡板透空式防波堤水平波压力试验与计算

通过物理模型试验的方法,采用不规则波研究影响两侧挡板透空式防波堤水平波压力的主要因素及其规律性。在不越浪的前提下,分别对挡板不开孔、错位开孔和不错位开孔3种结构形式进行系统的物理模型试验,并分析总结无量纲因素即挡板相对入水深度和波坦对水平波压力的影响。在上述研究成果的基础上,提出了较为实用的透空式防波堤水平波压力计算公式,对透空式防波堤的研究和设计具有较高参考和借鉴价值。     

不规则波作用下排桩式透空堤透浪系数试验研究

排桩式透空堤是一种新型的防波堤形式,通过三维的波浪物理模型试验,分析了不规则波作用下相对入射波高、相对波长、相对堤宽、不同波向以及桩间肋板等因素对排桩式透空堤透浪系数的影响规律。试验结果表明:透浪系数会随着相对入射波高和相对堤宽的增大而减小,随着相对波长的增大而增大;与正向波相比,波浪斜向入射时的透浪系数较大。此外,与桩间不带肋板的排桩式透空堤相比,带桩间肋板的排桩式透空堤具有更明显的消浪效应,对于透浪系数的衰减率在10%～60%之间。当排桩式防波堤主要受正向来浪作用时,整体物理模型值与整体数值模拟值和断面物理模型值的误差较小;然而,当排桩式防波堤受斜向来浪作用较为明显时,整体数值模型值和断面物理模型值与整体物理模型值之间存在不可忽视的误差,此时应该配套进行整体物理模型试验来进一步确定结构设计参数。     

不规则波对透空有梁面板底部缓变作用的数值模拟

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立二维不规则波浪模型,对透空有梁面板结构底面受到的波浪缓变压力作用进行研究。通过模拟典型工况,采用低通滤波器方法提取上托力信号的缓变部分,将数值模拟结果和试验结果进行比较,验证模型的有效性。讨论波陡、超高和板宽各因素对缓变压力的影响,进而在模拟数据和已有成果基础上提出板底最大缓变压力的经验公式,为类似工程提供参考。     

透空式梳式防波堤冲击压力特性及危险水位研究

梳式防波堤是一种新型海岸防护结构,其中透空式梳式防波堤结构在节省工程材料、减小结构受力和促进水体交换等方面具有良好的应用前景.根据近年来对一种非透空梳式防波堤结构的研究发现,在中低水位条件下,由于梳式结构翼板和胸墙构成的异型空腔的存在,结构翼板可能会产生较大冲击压力,翼板设计参数的不同会对梳式防波堤的波浪力特性产生重要影响.本文以已有研究成果为基础,重点研究了中低水位条件下透空式梳式防波堤的波浪力特性及冲击压力特性;结合空腔内流速、涡旋等流场分析,探讨了结构受冲击压力机理;分析提出了在一定波高范围内的工程危险水位,可为相关防波堤设计工作提供参考.     

波浪对平板结构冲击作用数值模拟

为研究波浪冲击特性,应用FLUENT软件建立了规则波与平板结构相互作用的二维数学模型,模型中采用RANS方程和κ-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面.对3种典型工况下的冲击过程进行数值模拟,验证了模型的可靠性,并确定冲击压峰值的平均值作为波浪冲击特性指标.通过大量的数值计算,分别对波陡、平板离开水面距离和板宽等因素对波浪冲击作用的影响进行了分析讨论,并与试验结果进行比较.     

潮流数值模拟中透空式防波堤处理方法研究

透空式防波堤利用上部结构的挡浪板实现挡浪消波,为港区提供良好的泊稳条件,桩基和挡浪板部分入水会改变建筑物局部水域的水动力特性。在有透空式防波堤的海域进行二维潮流数值模拟时,分别利用了等流量法和等效阻力法对挡浪板进行概化,将挡浪板对水流的阻碍作用等效为通过改变地形和当量糙率来模拟对水流的影响;研究分析了透空式防波堤概化处理后,挡浪板对周围水域的水动力特性的影响。结果表明两种方法均能模拟出挡浪板的阻水效果,其中等效阻力法物理概念清晰,模拟结果更符合实际规律。     

透空式上部结构开孔沉箱码头波浪反射系数与波峰面高度试验研究*

通过波浪断面物理模型试验,测得开孔沉箱结构码头在不规则波作用下的波浪反射系数和码头前沿波峰面高度.采用单因次分析法,在研究开孔沉箱基本结构对反射系数的主要影响基础上,着重探讨透空式上部结构对反射系数的影响;同时采用同样的方法研究波峰面高度的影响因子.最终拟合出这两个物理量的简化计算式,并用理论方法对波峰面高度的拟合公式加以验证且建立了其与反射系数之间的关系,为工程设计提供参考.     

波浪冲击平板过程流场的数值模拟

为研究波浪冲击过程的流场特性,应用FLUENT软件建立了规则波与平板结构相互作用的二维数学模型,模型中采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面.通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的可靠性,得到波浪对结构物底面冲击过程的流场变化特性.然后分别讨论了波陡、平板离开水面距离和板宽等因素对结构物底面水质点最大垂向运动速度的影响,并研究了水质点运动速度和冲击压力之间的关系.     

透空式防坡堤周围的非线性波浪传播的数值模拟

对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟,在Boussinesq波浪方程中加入与透空建筑物有关的新耗散项,从而界定了透空建筑物引起的部分反射和透射,波浪折射—衍射的传播过程通过控制方程求解。波浪控制方程通过有限差分方法求解。模型应用于模拟波浪经过具有部分反射的群桩式透空结构,结果表明透空式防波堤可以有效地衰减波浪和作为重力式结构的一种替代方式。     

规则波作用下近岸透空式结构物的波浪上托力研究

基于对透空码头结构物波浪上托力研究现状的分析,运用垂向二维CFD数值波浪水槽建立模拟规则波作用下水平板波浪上托力的数值模型.通过物理模型和数值模型所获波浪压力结果的对比分析,总结平板底部流场和测点压强的分布特点,探讨不同周期波浪的最大冲击压强随波浪相对超高变化的规律.试验结果表明,规则波作用下波浪上托力的数值模拟结果与...     

规则波下码头面板底部冲击压强分布数值模拟*

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空平板、有梁面板结构底面受到的波浪冲击压强分布情况进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的造消波性能和应用的有效性。然后通过计算,得到了波浪冲击过程中面板底部冲击压强的分布规律,并对数据进行了分析和统计,提出了面板底面冲击压强分布宽度的拟合公式,作为工程设计的参考。     

规则波对平板缓变压力作用数值模拟研究*

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空平板结构底面受到的波浪缓变压力作用进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。首先对3组典型工况进行了模拟,采用低通滤波器方法提取上托力信号的缓变部分,通过数值模拟和试验结果的比较,验证了模型的有效性。然后讨论了波陡、超高和板宽等因素对面板底部所受的最大缓变压强的影响,给出了便于工程应用的计算波浪上托力缓变压强的经验公式,以供工程设计参考。     

波流耦合作用下高桩挡板透空式防波堤水动力特性研究

基于开源程序OpenFOAM^?开发求解器,建立了波流耦合作用下高桩挡板透空式防波堤水动力特性的三维数值分析模型,模型引入了界面几何重构方法,使捕捉到的水气界面更加平滑,采用修正后的k-ω湍流模型,可有效解决长时间模拟中由于高估湍动能和涡黏系数引起的波高衰减问题。采用物理模型试验数据和文献数据验证了三维数值波流水槽的合理性。通过算例分析,研究了波流耦合作用下高桩挡板透空式防波堤结构的水动力特性。分析结果表明：单独水流作用下,高桩挡板透空式防波堤前方水位会升高,后方水位会降低;波流耦合作用下,高桩挡板透空式防波堤挡浪板下方和防波堤后方自由面附近流速明显增大,水平流速沿水深方向先增大后减小,挡浪板和胸墙附近的动水压力显著增大;波流耦合作用下结构物前后波能随波频的分布规律与波浪单独作用下相似,但透射波能量和幅值显著增大。     

畸形波作用下船舶甲板上浪的数值模拟研究

畸形波对航行中的船舶极具威胁,其巨大的波高更容易产生甲板上浪现象,因此有必要对畸形波海况下的船舶甲板上浪问题进行研究。论文基于线性聚焦理论,利用波浪的色散特性产生畸形波,在二维数值水池中模拟了船舶与畸形波的非线性相互作用,并成功复原Greco的水池模型试验,验证了数值模拟方法的可行性。通过对甲板上浪高度的监测,研究了在相同有效波高下,规则波和畸形波甲板上浪行为的不同。本研究对完善极端海况下船舶结构和行驶安全的设计规范具有重要意义。     

透空式梳式防波堤的数值模拟和波浪透射系数的研究

基于FLUENT求解器,采用源函数造波方法建立了三维数值波浪水槽,应用不同的造波源函数生成线性波浪、二阶Stokes波浪和不规则波浪.建立了规则波浪和不规则波浪与梳式防波堤相互作用的数值模型,验证了水平波浪力折减系数和堤前反射率的数值结果;并对梳式防波堤有效减小波浪力的机理进行数值解释.对透空式梳式防波堤的透浪特性进行...