大潮差条件下不同锚泊形式浮式防波堤的试验研究

以平行布置为例,用物理模型试验的方法研究了浮箱式防波堤在大潮差条件下的运动响应特性和透射系数的规律。结果表明:相同相对宽度下透射系数的数值在高潮位时与其它两个潮位有较大的差别,综合考虑运动响应和透射系数,对浮式防波堤的相对宽度设计给出建议。另外,通过对比不同锚泊系统布置形式的浮式防波堤在相同波况下运动和透射系数的大小,指出平行布置较适合大潮差海域,为工程实践提供参考借鉴。     

弧墙-浮式防波堤水动力性能数值模拟

为提升浮式防波堤的消波性能，提出一种弧墙-浮式防波堤，基于不可压缩性流体理论和VOF方法，使用计算流体力学软件Star-ccm+建立二维数值模型，并验证数值模型的准确性。应用该数值模型对弧墙-浮式防波堤在不同水平宽度、相对高度及相对波高等条件下的水动力性能进行模拟研究，总结各参数对防波堤透射系数、反射系数及运动响应的影响规律，识别消波性能最优的防波堤结构参数。结果表明，透射系数随水平宽度的增大而增大，周期小于1.4 s时透射系数能稳定维持在0.6以下；反射系数在周期1.6 s或1.8 s时会有一定程度的减小；运动响应随水平宽度和相对高度的增大而增大。     

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。     

垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤消浪性能及受力研究

浮式防波堤的锚固方式主要有锚链锚固式和导桩锚固式等,垂直导桩锚固的浮式防波堤在波浪作用下浮体主要进行升沉一个自由度的运动。通过二维波浪物理模型试验对垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的消浪性能和受力情况进行了研究。研究结果表明,同一波高下,垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的波浪透射系数均随着相对宽度B/L的减小而变大。当浮箱相对宽度相同时,波高较大时垂直导桩锚固单浮箱式浮式防波堤的波浪透射系数较小,尤其对于相对宽度较大(B/L0.2)的情况。与锚链锚固时相比,由于垂直导桩锚固时浮堤的波浪反射和波能损耗均明显增强,垂直导桩锚固时浮堤的波浪透射系数明显减小、消浪性能明显提高。波浪作用下,垂直导桩所受的水平力大小随入射波高的增大而明显增大,导桩所受的正向水平力随着相对宽度B/L的减小(即波浪周期的增长)为减小的趋势,反向水平力随相对宽度B/L的变化规律不明显。     

箱型浮式防波堤消波性能研究

基于势流理论,采用线性波假设和特征函数展开匹配法求解了箱型浮式防波堤的绕射和辐射问题。为提高收敛性,在流域Ⅱ中特征函数采用两双曲正(余)弦函数相除的形式。研究了浮堤宽度,吃水,重心位置和锚链预张力对箱型浮式防波堤透射系数的影响。计算结果表明,增加箱型浮堤的宽度和吃水可以减小透射系数。重心位置对箱型浮堤消波性能的影响很小,在相当大的范围内变化重心的垂向位置,透射系数几乎没有变化。锚链预张力并不是越大越好,在入射波波长较长的区间内,增加预张力可减小透射系数,在波长较短的区间内,增加预张力反而会使透射系数增大。     

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。     

双排可调节浮箱式防波堤消浪特性试验研究

本文对一种双排可调浮箱式防波堤在规则波作用下的消浪效果开展模型试验研究。该防波堤结构由前后两排矩形浮箱构成。模型试验在波浪水槽中进行,主要针对不同布局方式下(即不同的前后箱间净距和后排箱吃水深度)的波浪透射系数,同时重点分析了波浪透射系数与入射波波坦、前后箱间净距、后排箱吃水深度之间的变化规律。     

不同结构形式浮式防波堤湿拖过程中的运动响应研究

浮式防波堤是当前海洋工程装备研发的热点,由于浮式防波堤主尺度大,采用半潜船等工程船运输成本高。本文考虑三种不同类型浮式防波堤采用湿拖方式进行运输,采用AQWA软件,利用数值模拟方法,研究不同海况下浮式防波堤各自由度运动响应。研究发现：圆筒型和板架型浮式防波堤适用于不同海况下湿拖;网笼型浮式防波堤湿拖过程中运动响应幅值较大,建议使用半潜船运输。本文通过探究不同浮式防波堤湿拖过程中的运动响应,可为工程实际中浮式防波堤运输提供一定的借鉴和参考。     

柔性多浮筒防波堤斜向浪作用下的运动特性研究

本文针对柔性多浮筒防波堤进行了三维水域下的数值模拟研究,探讨了浮堤相对宽度、相对波高、波浪入射角度等因素对防波堤运动响应的影响。结果表明:相对波高越大,浮堤运动响应有增大趋势;波浪入射角度增大,浮堤横荡、垂荡、横摇运动量减小,纵摇运动量增大,而纵荡及艏摇运动量无明显变化规律。综合来看,浮堤B/L0.65时各方向运动量均保持稳定,可作为柔性多浮筒防波堤的设计参考。     

一种新型浮式防波堤的数值模拟研究

针对一种适合于救助打捞、工程临时防护等应急防浪情况的新型应急浮式防波堤,本文应用Ansys Workbench软件和AQWA Graphical Supervisor(AGS)图像后处理软件,建立三维数值模型,模拟了新型应急浮式防波堤在规则波作用下的运动过程,探讨了波陡H/L及相对吃水深度D/d对新型应急浮式防波堤透射系数的影响,此外还对防波堤的稳定性进行了分析。研究结果表明,波陡是影响新型应急浮式防波堤透射系数的重要因素,波陡越大,透射系数也越大,而相对吃水深度对透射系数有影响,但影响较小。