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原文传递口门布置形式对港内水体共振响应的影响研究

论文题名：	口门布置形式对港内水体共振响应的影响研究
关键词：	港口防波堤;口门布置形式;长周期波浪;港口共振响应
摘要：	港口水体共振是外海入射波浪周期和港内水体本征周期相近时产生的一种港内水面振荡现象，常常伴随着港内水体很大的水平流动，给港内船只作业造成了严重的危害。所以，在港口防波堤平面布置阶段，应该合理的设计港口形状，尽量避免所建港口的共振周期接近外海入射波浪周期，从而降低对港内船只作业的影响。港口口门是船只进出港口的通道，同时也是港内外波浪能量传入与传出的通道，对港口共振的发生和共振模态有着重要影响。本文基于拓展型缓坡方程模型对单口门矩形港池、双口门矩形港池以及复杂形状的单双口门港湾进行了数值模拟研究，归纳总结了不同波浪入射角度、不同口门宽度、不同口门位置及不同防波堤布置形式对港内水体共振响应的影响规律，为港口的前期设计及实际施工布置提供参考。本文首先归纳总结了在此之前的学者们对港湾共振做出的研究成果，并在此基础上做了如下研究：　　（1）采用缓坡方程模拟了单口门矩形港池、双口门矩形港池在不同波浪入射角度、不同口门宽度、不同口门位置以及不同防波堤布置方式下的港内水体共振情况。结果表明：矩形港池在斜向波浪作用下会激发更多的振荡模态；口门宽度越大，响应曲线中的放大因子峰值越低；在口门位置对矩形港池水体共振的影响研究中发现，各阶模态所对应的放大因子峰值受口门位置影响的大小及趋势取决于口门位置处波节线以及波腹线的分布情况；在不同防波堤布置方式下，响应曲线中各模态的本征频率会有偏移的情况，在正向波浪入射下，夹角非对称式防波堤比平行对称式防波堤激发更多的振荡模态，且峰值较大；单突堤侧开口防波堤和双突堤激发出同样数量的振荡模态，但峰值较低。　　（2）采用缓坡方程模拟了复杂形状港湾在不同波浪入射角度、不同口门宽度、不同口门位置以及不同防波堤布置方式下的港内水体共振情况。结果表明：汉班托塔港随着波浪入射角度的增大，港内水体共振响应曲线的放大因子值也逐渐变大，这与单口门矩形港口所表现出的趋势一致，但未出现模态消失的现象；口门宽度越大，其响应曲线的放大因子峰值越低，除去共振峰之外的放大因子值随口门宽度的增大而升高。在模拟钱凯湾一期工程不同口门位置时发现，随着位置从一侧向中间偏移，（0,0）模态和（0,1）模态对口门位置改变不敏感，其放大因子峰值变化很平缓，（1,0）模态、（1,1）模态和（0,2）模态对口门位置的改变敏感性很强，表现为放大因子峰值的增大或者减小；在模拟不同防波堤形状对港内水体共振响应的影响时，现象同规则形状港池类似，改变防波堤走向不与矩形港口边界平行，则响应曲线峰值降低，港内水体共振响应减弱。双口门复杂形状港池基本规律同单口门港池类似。
作者：	祭永鹏
专业：	水利工程
导师：	马小舟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2022