原文传递
防浪堤抗波浪冲击能力数值计算方法与应用
| 论文题名： | 防浪堤抗波浪冲击能力数值计算方法与应用 |
| 关键词： | 防浪堤;抗波浪冲击;数值计算;模拟仿真 |
| 摘要： | 随着气候变暖、海平面上升、台风飓风、厄尔尼诺现象、潮涨潮落等海洋气候变化，大风浪对沿海设施造成无休止的冲击，对目标结构造成严重破坏并带来巨大的生命财产损失，沿海防浪设施研究成为国际上的热点课题。目前，采用数值模拟方法进行波浪冲击问题研究已必不可少，如何真实反映波浪冲击作用下防浪堤复杂结构的动力响应越来越受到重视。 本文将波浪与防浪堤结构动力响应作为统一系统，提出了波浪－复杂结构动态耦合系统的三维精细数值模拟方法，实现了推板造波、波浪传播及其与结构各个组成部件相互作用的完整过程，并将该方法在物模试验中得到了验证，并在秦山一期加高后防浪堤抗波浪冲击响应研究中进行了应用。主要研究内容包括： 进行了物理模型试验的整体布置、试验采用的设备和量测仪器、模型制作、试验水文工况和试验数据的处理；在波浪水槽中模拟波浪，通过测量传感器、数据采集、和存储设备，并经过试验数据的处理和分析，得到模型在冲击作用下的动力响应特性。 研究了波浪－复杂结构动态耦合系统的数值建模方法。水体及周围的空气介质采用多物质 ALE网格描述，结构采用Lagrangian网格描述，通过在流场与结构之间定义三维耦合面，建立能量守恒的罚函数耦合模型实现二者的动态交互，结构系统内各构件的相互作用关系则采用三维接触模型模拟。 基于上述数值模拟方法，建立了水槽波浪－物模耦合系统的全三维精细有限元模型。数值模拟真实再现了水槽试验中波浪与复杂防浪堤系统的相互作用过程。研究了波浪作用下防浪堤系统各部件的动力响应，得到了与试验现场情况分析一致的模拟结果，证明了计算模型的有效性及模拟方法的正确性。 开展了波浪－秦山一期加高防浪堤动态耦合系统数值模拟应用。将拟实数值模拟方法引入秦山一期加高防浪堤波浪冲击响应分析，建立了包含挡浪墙、理砌块石、干砌块石、预制块体、四脚空心块、压顶体、堆石等的三维计算模型。结合复杂水文条件，分析了波浪对防浪堤挡浪墙结构的冲击作用。研究了不同水文条件下的规则波对防浪堤冲击响应的影响规律，为防浪堤安全评估提供了参考依据。 |
| 作者： | 王洪良 |
| 专业： | 核能与核技术工程 |
| 导师： | 金先龙;黄小林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
