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波浪及波流叠加对齿型构件导流堤作用力的数值模拟研究
| 论文题名： | 波浪及波流叠加对齿型构件导流堤作用力的数值模拟研究 |
| 关键词： | 波浪力;波流力;齿型构件导流堤;数值模拟 |
| 摘要： | 齿型构件混合堤，是长江南京以下深水航道一期工程太仓~南通段中采用的新型构件混合堤，其应用和研究均处于初期阶段，对于这种齿型构件混合堤翻坝波浪力相关的理论或经验公式还需进一步验证，而且对于作用在齿型构件上的压强分布情况及构件对波流流场的影响均没有足够清楚的认识。因此为推广该新型结构，必须深入研究该齿型构件混合堤在波浪作用下的受力特性以及其对波浪流场的影响。 本文基于流体动力学计算软件Flow3D，建立了模拟波浪与齿形构件相互作用的三维数值波浪水池，模型采用TruVOF法进行自由表面追踪，并使用斜坡孔隙结构与出流边界相结合进行消波,经验证模型具有较好的造波和消波效果，能很好地模拟三维波浪传播。 提取作用在齿型构件上的波浪力，并与理论公式计算所得波浪力进行对比，同时，同时分析一个波浪力周期节点时刻翻坝波浪自由液面及流场的变化。结果表明，所建的三维数值波浪水池能准确计算出作用在齿形构件上的波浪力，并且能很好地模拟齿形构件附近自由液面和流场的变化以及作用在齿形构件表面的压强分布变化。 为了进一步研究齿型构件混合堤在波浪作用下的受力特性，采用控制单一变量法，分别对不同波高、不同波长、不同水深条件下的翻坝波浪进行数值模拟，分析这些因素对齿形构件波浪力的影响。结果表明，齿形构件X正向波浪力最大值随着波高、波长的增大而增大；以一定水深为界限，小于该水深时，齿形构件X正向波浪力最大值随着水深的增大而增大，当超过该水深以后，齿形构件X正向波浪力最大值随水深的增大反而减小。 该构件应用于潮汐河口向径流河段过度区域，模拟波流同向共同作用下齿形构件的受力特性，提取齿形构件上的波流力，探讨波浪效应与水流效应叠加方式。结果表明，三维数值模拟结果可以为齿形构件波流力计算提供一定的参考依据。 |
| 作者： | 任赵飞 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 孙克俐;夏悟民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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