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原文传递多层废旧轮胎半潜式结构模型试验与消浪性能研究

论文题名：	多层废旧轮胎半潜式结构模型试验与消浪性能研究
关键词：	防波堤;半潜式消浪结构;多层废旧轮胎;消浪特性;数值模拟
摘要：	众所周知，中国作为世界第三大国，拥有470多万平方公里的海域面积，而大大小小的海岛将近4600多座，天然良港更是数不胜数。从北到南，拥有世界十大港口中的七个，中国的港口发展世界瞩目。近年来，随着国内经济的不断转型发展，对于资源的需求量持续上升，海上航运发展凶猛，对于深水港的建设迫在眉睫，且对于新港口的建设和旧港口的升级改造提出了新的和更高的要求。为此，海域资源的可持续利用问题得到了国家的高度重视，在国家的“十二五”海洋规划发展纲中：明确了“组织实施海岸综合整治修复，合理配置海域资源，规范海洋开发秩序”的中心思想。国家和地方政府都特别重视海域海岸带空间资源的综合整治与优化利用管理工作，相继开展了一些近岸海域空间综合整治项目，提出了海域空间资源优化利用管理要求。　　国民经济经过改革开放以来的不断发展，带动了中国沿海渔业和海上交通运输业的不断繁荣，从而使得中国近岸海域的开发和建设规模基本触顶。然而，目前正是中国南海资源开发的重要时期，各种海洋工程都在不断的建设之中，防波堤作为海洋工程重要的组成部分，对工程内部作业环境的安全起到决定性作用，防波堤的可靠度是对其安全性高低的一种评估。防波堤的形式多种多样，传统的结构形式已经完全无法满足现代海洋开发和建设的实际需求。最近几年来，随着国家经济产业结构的不断优化，海洋产业在GDP（国民生产总值）中占据了举足轻重的地位，因而面临越来越严峻的海洋环境问题。本文为解决远海和深海海域开发过程中波急浪高的实际问题，在借鉴前人研究的基础之上，提出了一种利用汽车废旧轮胎做成的多层废旧轮胎半潜式消浪结构。由波浪理论可知，波浪百分之九十八左右的能量集中分布在水体表面下2~3倍波高的范围内，这种半潜式结构正好位于波浪最集中的区域，控波效果十分明显。　　本文首先做了物理模型实验，探究了模型在规则波作用下，不同数量模型层（两层、三层、四层）、潜水深度、波高、周期、波陡等对结构消浪性能的影响（透射系数的变化规律）。同时，应用仿真软件FLUENT建立了二维数值水槽，对物理模型进行了同等条件下的二维数值模拟，并与物理模型试验的结果进行对比，以此来确定模型试验的准确性及实验数据的可靠性，实验结果契合度较高，为以后工业应用奠定了理论基础。结果显示：模型的层数对其透射系数的变化影响效果有限，并非想象中的层数越多效果越好。三层模型的消浪效果最好，两层的次之，四层靠后。相对潜水深度、波高和周期对透射系数的影响较为显著。从试验结果分析来看，相对潜水深度为0.14，即：模型的潜水深度为0.08m时的效果最好，可消去70％左右的波浪。在物理模型试验中可以观察到，当波浪透过该结构时，这种特殊的多（层）孔轮胎阵结构可以破坏波浪水质点竖向运动轨迹，多层轮胎阵本身可以使波浪水质点的水平运动轨迹遭到干扰，从而可衰减波能。　　本文从实际需求出发，结合计算机仿真技术，对这种新型消浪结构进行了控波研究，结果显示，和同类消浪结构相比，其有很好的消浪性能，且结构构造简单、造价较低，不会对海岸景观造成实质性的影响，具有十分广泛的应用前景。
作者：	祁隆
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	上官子昌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海洋大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文