一种浮式梳式防波堤的消浪性能试验研究

针对一种新型的浮式梳式防波堤的消浪性能进行模型试验研究,试验模型采用固定结构形式,分析相对宽度、相对波高、水流速度和不规则波等因素对透射系数、反射系数和耗散系数的影响。研究结果表明：浮式梳式防波堤的消浪性能较为稳定,在波长较大的情况下,该型防波堤的消浪性能优于相同尺寸的方箱式防波堤;当相对宽度为0.20～0.27时,透射系数能达到最小值;在波与流共同作用下,同向水流会削弱波浪的消浪性能;在相同波浪参数下,不规则波的透射系数要略高于规则波的透射系数。     

波浪的非线性对斜坡堤反射和透射性能影响的试验研究*

防波堤的反射和透射性能是评价防波堤的重要指标。通过物理模型试验研究不规则波作用下波浪的非线性对斜坡式防波堤的反射和透射的影响。应用基于小波变换的时域入反射波浪分离方法分析防波堤前的入射波和反射波,进而得到防波堤的反射系数和透射系数,并将试验分析结果与现有斜坡式防波堤透射系数结果进行对比,讨论不规则波浪的非线性和水位对反射和透射的影响。结果表明,防波堤的反射系数随着波浪非线性和水位的增加而减小,随着波浪非线性的增强,波浪的透射系数减小,而水位越大透射系数越大;现有的防波堤透射系数公式计算的结果均偏小,特别是高水位情况下更为显著;所采用的防波堤具有较好的阻挡入射低频波浪的功能。     

不开孔式与迎浪侧半开孔式水平板防波堤消浪性能比较研究*

为了提升水平板防波堤的消浪性能与透水性能,设计一种迎浪侧半开孔式水平板防波堤。在不同相对板宽、潜深及波高条件下,通过物理模型试验研究不开孔式与迎浪侧半开孔式两种水平板防波堤的透射系数Kt、反射系数Kr及耗能系数Kh,系统对比两种水平板防波堤的消浪性能。结果表明,在试验参数条件下,迎浪侧半开孔式水平板防波堤的透射系数整体上小于不开孔式水平板防波堤,且两种水平板防波堤的透射系数均在相对板宽为0.166或0.212时达到最小值;两种水平板防波堤反射系数的变化趋势相近,迎浪侧半开孔式水平板防波堤的反射系数整体偏小;迎浪侧半开孔式水平板防波堤的耗散系数整体大于不开孔式水平板防波堤,在相对板宽为0.166或0.212时达到最大值。迎浪侧半开孔式水平板防波堤的消浪性能优于不开孔式水平板防波堤。     

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。     

双挡板桩基透空式结构的透浪系数模型试验

通过波浪物理模型试验,研究桩基透空式结构的影响因子(包括波陡、挡板的相对入水深度、开孔情况),给出了各个因素对透射系数的影响规律。结果表明,挡板的入水深度越大,透射系数越小;波陡越小,透射系数越大;挡板开孔对透射系数影响相对较小,但可有效减小波浪作用力。将试验结果与各家透浪系数的理论计算公式以及规范所给的经验公式进行比较,结果与Wiegel公式计算结果吻合较好,Wiegel公式可为工程设计提供参考。     

多层挡板透空堤消浪效果影响因素试验研究

挡板式透空防波堤适用于水深较大、地基承载能力较差的情况。通过物理模型试验,验证双侧挡板透空堤结构参数与波要素对消浪效果的影响,主要研究相对板宽在[0.25,1.5]范围内透浪系数的变化规律;同时得到多层挡板消浪效果明显优于单层挡板的结论,给出工程最优设计组合。通过对透浪系数计算方法的研究,考虑水深变化与波能反射影响,对Wiegel公式与Kriebel公式进行修正得到新的结构形式并通过拟合得到双侧挡板透空式防波堤的透浪系数计算公式,与试验数据吻合较好,可供实际参考。     

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。     

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...     

冰冻区斜挡浪板透空式防波堤波浪断面模型试验研究

传统的桩基透空式防波堤在冰冻区实施存在较大困难,为适应工程建设与生态环境协调发展的要求,提出一种适用于冰冻区的斜挡浪板透空式防波堤,并通过物理模型试验研究了其在不规则波作用下的消浪效果及受力性能。结果表明：当存在较强越浪时,透射波高由越浪和透浪两部分叠加组成,随着水位的增加,透射系数逐渐减小。经过模型试验验证,斜挡浪板透空式防波堤消浪效果较好,且挡浪板结构受力均匀。     

“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。     

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．     

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。     

对称波形底箱型水面防波堤性能试验研究

为了提高箱型水面防波堤的消波性能,将箱型水面防波堤的主体底部外形进行了改造,即将主体底部由平底改造为对称波形底,提出了一种对称波形底水面防波堤。对平底和对称波形底箱型防波堤分别进行了物理模型试验研究。试验时,将平底和对称波形底的方箱型消波主体通过支架固定在小型波浪水槽中,保持水槽水深不变,改变箱体吃水、波陡、波长,进行了系列试验。给出两种模型的透射系数、反射系数和能量损耗系数随相对宽度BL的变化规律。通过比较发现:对称波形底的消波性能比平底的优良,增加的消波效果高达60%左右;两种模型的反射系数相差无几,说明改变箱型底部结构对于防波堤反射性能的影响不大;对称波形底对于波能的损耗作用要强于平底。     

波能转换型浮式防波堤的水动力性能研究（英文）

The integration of wave energy converters(WECs) with floating breakwaters has become common recently due to the benefits of both cost-sharing and providing offshore power supply. In this study, based on viscous computational fluid dynamics(CFD) theory, we investigated the hydrodynamic performances of the floating box and Berkeley Wedge breakwaters, both of which can also serve as WECs. A numerical wave flume model is constructed using Star-CCM+software and applied to investigate the interaction between waves and wave energy converters while completing the verification of the convergence study of time and space steps. The effects of wave length on motion response and transmission coefficient of the floating box breakwater model are studied. Comparisons of our numerical results and published experimental data indicate that Star-CCM+ is very capable of accurately modeling the nonlinear wave interaction of floating structures, while the analytical potential theory overrates the results especially around the resonant frequency. Optimal damping can be readily predicted using potential flow theory and can then be verified by CFD numerical results. Next, we investigated the relationship between wave frequencies and various coefficients using the CFD model under optimal damping, including the motion response, transmission coefficient, reflection coefficient,dissipation coefficient, and wave energy conversion efficiency. We then compared the power generation efficiencies and wave dissipation performances of the floating box and Berkeley Wedge breakwaters. The results show that the power generation efficiency of the Berkeley Wedge breakwater is always much higher than that of the floating box breakwater. Besides, the wave dissipation performance of the Berkeley Wedge breakwater is much better than that of the floating box breakwater at lower frequency.     

新型柔性浮堤消浪性能的综合试验研究

针对柔性浮式防波堤对短波、长波均有较好掩护效果的优点,提出一种圆木阻尼式柔性浮式防波堤结构。通过二维水槽中规则波物理模型试验,研究该柔性浮式防波堤在有无浮板时的消浪性能,并对试验结果进行对比分析。结果表明:该柔性浮式防波堤对短波、长波都有良好的消波效果,有浮板柔性浮堤优于无浮板柔性浮堤。     

规则波作用下组合式潜堤消浪性能试验研究

通过物理模型试验对梯形和矩形组合式潜堤的消浪性能进行研究,比较组合式潜堤与单排布置潜堤的消浪性能,分析堤顶水深、波高、间距及组合堤排数等因素对潜堤透射系数Kt的影响。试验结果表明:组合式潜堤的透射系数随着堤顶水深的增加而增加,随着波高的增大而减小;组合式潜堤排数越多消浪效果越好,可根据实际工程需要恰当地选择潜堤的布置排数。     

框架式消波堤消浪特性研究

针对实际工程中应用的浮式消波结构,采用水槽物理模型试验的方法,对规则波作用下框架式消波堤的消浪效果进行研究,得出透射系数与浮堤相对宽度、管道排数以及管道公称外径的关系。结果表明,相对宽度是消波堤消浪性能最主要的影响因素,管道排数与管道公称外径也有明显影响,综合考虑用料等因素,建议选用模型3 (6排、公称外径为40 mm)的消波堤形式。     

不同护面块体潜堤的消浪特性试验研究

以斜坡式潜堤为研究对象,通过物理模型试验的方法,选取相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素的变化对潜堤消浪特性的影响进行了研究。首先,分析了在规则波作用下相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素对潜堤透射系数的变化规律,得到了各因素对潜堤透射系数影响程度,同时给出了波浪在潜堤附近传播时沿程波高变化情况。其次,采用与规则波相同的研究方法,分析了在不规则波作用下相对淹没水深、护面结构形式的糙渗系数、坡度等因素对潜堤透射系数的变化规律,得到了各因素对潜堤透射系数的影响程度,并给出了波浪在潜堤附近的沿程变化情况。