原文传递
圆弧形护面斜坡式防波堤水动力及消浪特性研究
| 论文题名： | 圆弧形护面斜坡式防波堤水动力及消浪特性研究 |
| 关键词： | 斜坡式防波堤;圆弧形护面;反射系数;消浪特性;水动力 |
| 摘要： | 本文所研究的圆弧形护面斜坡式防波堤克服了传统护面块体结构型式的缺陷,在以空心结构型式为主的“第三代"护面块体思路的引导下,借鉴半圆形防波堤的结构优势作为理论基础,探索了一种新型开孔式圆弧形防波堤护面块体结构型式。基于波浪水槽的物理模型与数值模拟试验,对该护面形式与波浪相互作用的水动力及消浪特性进行了综合试验及计算分析,给出了该结构型式波浪作用力和消浪效果的内在关系,从而为该结构型式的优化设计和工程应用提供了重要的技术依据。得出的主要结论如下: (1)物理模型试验中,测量并计算波浪作用下防波堤的点压强和总波浪力,通过数据分析,探讨了波陡、相对波高、相对水深以及开孔率等因素对防波堤所受的波压力的影响;同时研究分析了圆弧形护面波压强的分布规律;通过采集波面信息,计算分析相对超高、波陡等影响因素对圆弧形护面斜坡堤的反射系数和透浪系数的影响。 (2)在水动力分析中,本文通过π定理,对波浪力的无因次参量进行了确定,根据试验结果对波浪力的各影响因素进行了分析。得出影响圆弧形护面斜坡堤水力特性的因素,除H/L、D/R外,还与H/D有关,且各因素相互关联成为有机整体。基于试验本文给出波浪力与各影响因素的关系衄线,以及各典型波况下波浪最大波压力沿护面分布图,供设计研究参考。 (3)在消浪特性研究方面,本文应用了两点法计算波浪的反射系数。通过对对防波堤附近波浪形态进行了描述,给出波浪沿程传播变形的规律。分析各影响因素对反射、透射系数的影响规律,并给出反射、透射系数随各影响因素变化的关系曲线,得出反射系数影响因素的变化较为明显,而透射系数则受其影响较小。总结出在相同开孔率条件下,存在一个最佳波况使得防波堤在此时的达到最佳消浪状态。文中还推导出防波堤能量转换公式,对防波堤消能特性进行了分析,给出波能转化形式的比例图。 (4)采用VOF法自由面追踪技术建立三维数值波浪水槽,通过对物理模型试验工况的计算分析,对物理模型试验观测的准确性和对复杂自由液面数值模拟的有效性进行了验证。分析研究了波浪作用过程中波面演变规律和波压力沿圆弧形护面内侧和外侧的分布规律;在此基础上,进一步探讨圆弧形护面最佳开孔率问题,并对护面结构进行了优化。 (5)基于数模试验分析结果和合田良实修正公式的计算方法,通过计算不同工况下波浪力控制系数数模试验值与理论值的比值,总结出适合圆弧形护面斜坡堤波浪力求解的修正系数,给出不同开孔率下修正系数的变化范围,并就对波浪力的数模试验值和计算值进行了比较,验证了修正系数的合理性。 |
| 作者： | 降英 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 赵利平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
