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半圆型潜堤共振反射的数值与试验研究
| 论文题名： | 半圆型潜堤共振反射的数值与试验研究 |
| 关键词： | 半圆型潜堤;共振反射;数值模拟;破碎形态 |
| 摘要： | 防波堤是常见的港口水工建筑物之一,主要功能有防浪、挡沙、导流、保护天然海岸线等作用,对于维持港口池内的水域平稳以及保护海岸结构有着重要的作用。作为防波堤的一种,潜堤被广泛应用,优化其结构、布置形式是一个重要的研究方面。本文对波浪通过半圆型系列潜堤时发生的共振反射现象(布拉格反射)进行了探讨,采用数值模拟与物理模型试验相结合的方法进行研究。 数值计算方面是在势流理论的基础上,以简单格林函数为基本解,利用边界元方法(BEM)建立了数学模型;水槽试验采用规则波,进行了单列、双列半圆型潜堤的试验。 双列半圆型潜堤采用两种试验形式,一种是固定波浪周期,不断改变潜堤间距,得到Kr~2S/L( Kr反射系数,S潜堤间距,L波长)曲线;另一种是固定潜堤间距,不断改变波浪周期,得到Kr~kh( Kr反射系数,k波数,h水深)曲线。根据采集的数据分析了潜堤个数(N)、潜堤半径(R)、潜堤间距(S)、波浪周期(T)和波浪破碎对半圆型潜堤的反射系数( Kr)及透射系数( Kt)的影响。 通过数值计算与物理模型试验, Kr~2S/L曲线中主频共振反射周期性地出现,各峰值大致相同,且相同半径下各峰值间隔并不随着周期、波陡的变化而改变;Kr~kh曲线中,主频共振反射的峰值位置随着潜堤间距的增加不断向周期较大的方向移动,同时共振反射的带宽逐渐变窄。 半径R=0.4m的半圆型系列潜堤无论是多少列,在周期T=1.2s作用下都会发生几乎全透射现象,半圆型潜堤基本不起作用,在工程应用中应注意避免。 在本文试验条件下,波浪通过半圆型潜堤的破碎形态介于卷破波与激散破波之间,波浪破碎对堤前的反射特性影响不大,共振反射规律明显。但是波浪破碎后产生的非线性因素等使得堤后透射波高变得非常复杂。 |
| 作者： | 朱磊 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 李华军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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