详情

原文传递二维与三维随机波浪对半圆型防波堤作用的研究

论文题名：	二维与三维随机波浪对半圆型防波堤作用的研究
关键词：	半圆型防波堤;二维波浪;三维波浪;随机波浪;波浪力;防波堤
摘要：	本文综合考虑波陡H/L(π1)、相对波高H/d(π2)、堤顶相对水深d1/d(π3′)、波浪入射角或波浪主方向θ0(π4)和波浪方向分布参数s(π5)等5个主要影响半圆型防波堤波浪荷载的因子，基于二维水槽和三维水池物理模型试验，对二维(规则波与不规则波)和三维(斜向规则波、斜向不规则波和多向不规则波)波浪条件下半圆型防波堤的受力特性及其机理作了较系统的试验研究和数值计算。给出了不同波浪条件下半圆型防波堤的波浪压力分布特征及单位堤长、单元堤长波浪力的计算方法。半圆型防波堤波浪压力分布的基本特征受π3′影响比较大。除π3′外，π1和π2对压力分布的影响也不能忽略。规则波、不规则波和多向波作用下半圆型防波堤的波浪压力分布的基本特征无定性的差别。在π2和π3′一定的条件下，正向水平波浪力、垂向波浪力和底板浮托力随着π1的减小而增大；负向水平波浪力则随单因子π1变化的趋势较缓；在π1和π3′一定的条件下，正向水平波浪力、垂向波浪力和底板浮托力随π2的增大而增大；在π1和π2一定的条件下，无因次总水平力(正向与负向)随着π3的增大而减小。实验范围内，给出了单位堤长上半圆型防波堤的负向水平力大于正向水平力的以π1、π2和π3′分界的临界指标。斜向和多向波作用下单位堤长上波浪总力随主要影响因子π1、π2的变化规律与正向波浪作用时无定性的差别。但斜向波浪入射角度和多向波主波向的变化将会引起堤前波浪形态的变化(产生短峰波)，进而导致波浪力的变化。实验范围内，斜向波浪入射角度在15°～45°范围内变化时，不排除单位堤长正向水平波浪力大于正向波浪作用时正向水平力的可能性；单位堤长上负向水平力总体上不大于正向波浪作用时的负向水平力。当主波向方向θ0=0°和θ0=30°时，在s=2～70范围内，多向不规则波作用时单位堤长上波浪力基本不受方向分布宽度参数的影响。π3′一定的条件下，单位堤长波浪力的折减系数Kθ0与π1和π2有关。试验给出了单位堤长波浪力的折减系数Kθ0。波浪力的纵向分布受控于π4和π5。纵向分布的特征变化基本不受π1和π2的影响。波浪力的纵向分布是相对堤长Lc*sinθ0/Lp的函数。波浪能量的方向分布越宽，波浪力沿纵向的分布越不均匀。斜向波力纵向分布的不均匀性大于多向波的纵向分布的不均匀性。波浪斜向入射角越大，作用在同一长度单元堤上的波浪力的折减系数越小。波向角相同时，波浪力的折减系数随单元堤长度的增大而减小。多向波力的纵向折减与波浪能量的方向分布宽度有关，方向分布越宽，波浪力的纵向折减越大。多向波作用在单元堤上的总水平波力的纵向折减系数小于斜向波作用时的纵向折减系数。斜向和多向波作用于单元堤上的水平波浪力和垂向波浪力可通过单位堤长波浪总力、纵向折减系数、及单元堤长度的乘积得到。文中给出了不同波浪条件下的波浪力纵向折减系数γ计算公式。斜向与多向不规则波浪对半圆型防波堤作用的研究此前尚未见文献报道。本文通过数值模型计算得到的作用在半圆型潜堤断面上的波压分布、正向水平波浪力和负向水平波浪力的计算结果与试验结果吻合较好，半圆堤上波压力的变化主要依赖于堤体周围速度场的变化，最大压力取决于速度梯度而不是速度的绝对值。
作者：	王丽勤
专业：	港口、海岸与近海工程
导师：	张宁川;俞聿修
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文