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原文传递三维浮式防波堤消波性能研究

论文题名：	三维浮式防波堤消波性能研究
关键词：	防波堤;堤消波性能;数值模拟;AQWA软件
摘要：	对于港口、浮动式码头、浮式栈桥和海岛的防护工程，浮式防波堤的研究则能很好地解决这个问题，其优点有具有低廉的造价，环境友好，结构便于安装和移动、有效的消波性能以及较低的海底地质要求等诸多优点。因此，浮式防波堤的研究越来越受到大家的关注，对三维浮式防波堤的研究是急需发展的方向，但是以往多数研究针对二维防波堤构型，对三维防波堤的研究比较少。本文采用了解析和数值模拟两种方法研究了三维防波堤周围波浪场，解析方法计算快速，数值方法则不受防波堤构型的限制，通过对防波堤波浪场的研究，对防波堤的构型进行优化。　　本文的解析方法运用传统势流理论，根据几何模型的不同，将防波堤周围的流场划分为不同的流体域，通过对各个流体域的边界条件，采用各个分区特征函数展开和相邻流体域之间匹配的解析方法，对特殊形式的防波堤（圆弧型，V型）进行研究，可以得到其周围流场的速度势的表达式，式中的未知数可通过物面和控制面的边界条件所确定，得到各个流体域的速度势后，通过波面方程可知流体域中每一点的波高，进而可以得到防波堤的透射系数和反射系数。其次通过改变入射波波长和防波堤所对的不同圆心角，得到防波堤周围波幅的等高线图与参数变化之间的关系。　　通过解析解与 AQWA软件模拟的箱型防波堤波浪绕射场作比较，得到可将圆弧防波堤简化为箱型防波堤时圆弧半径的取值关系。倒Π型浮式防波堤由上下两浮体构成，分别是箱型浮体和底部的薄板。倒Π型浮式防波堤具有很好的消波性能，它的两部分有不同的消波方式，箱型浮体主要靠波浪反射消弱入射波，底部的薄板主要是利用其破坏水质点进行消波的。通过水动力分析软件ANSYS-AQWA对单体倒Π型浮式防波堤在频域情况下计算透射系数，在时域情况下计算模型的运动响应和系泊系统的相应的参数。　　本文还进行了倒Π型浮式防波堤模型试验，在规则波情况下，得到模型在不同波高和周期下的运动响应、透射系数、反射系数和系泊张力。通过浮式防波堤数值计算的得到的结果和模型实验的结果进行对比，得到倒Π型浮式防波堤消波性能的基本数据，对于浮式防波堤工程实践具有有效的指导意义。
作者：	马永洁
专业：	流体力学
导师：	段文洋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文