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波浪对U型防波堤作用的数值模拟研究
| 论文题名： | 波浪对U型防波堤作用的数值模拟研究 |
| 关键词： | 波浪;数学模型;界面追踪;U型防波堤 |
| 摘要： | 波浪与建筑物作用的数学模型不仅能够描述波浪与建筑物相互作用的瞬时过程和流场特性,而且能够提供丰富的水动力特性信息,是物理模型和经验分析方法无法比拟的,因此该类数学模型的开发和应用显得尤为重要. 本文垂向二维波浪数学模型以不可压缩黏性流体雷诺平均的NS方程为控制方程,采用尼一占紊流传输模型封闭雷诺应力项,采用源函数造波法,模型采用部分单元法,很好地解决了复杂建筑物边界的处理问题,同时模型也能模拟如建筑物基床等有孔介质内的波流运动.由于垂向二维数学模型是自由水面问题,自由水面的追踪是该类模型成功的关键,本文对自由水面的追踪方法采用VOF法. 该模型与传统方法相比最大的特点是采用了雷诺平均的NS方程,能够完整的考虑非线性、黏性和紊流影响.数值求解采用两步映射法. 随着现代港口向大深型发展,传统类型防波堤造价随水深增加而倍增,故此开发一些适于深水港口的经济实用型新式防波堤势在必行.由于波浪能量主要集中在水体上部,可以通过在海域自由表面附近设置防波堤的方法达到港内消波的目的,在此我们采用一种新型防波堤形式一半淹没固定式U型防波堤,U型防波堤用立柱支撑,把波浪力通过立柱传递到海底,为了减小波浪反射,U型防波堤的左侧设置成可渗透型沉箱,这种防波堤型式可适用于深水情况,造价同直立堤和混合堤相比相对较低. 采用垂向二维紊流波浪数学模型模拟规则波在U型防波堤堤前后波浪流场特性,按照U型防波堤的工作机理选择不同的尺寸,并对各种情况进行分析比较,可以看出U型防波堤能够达到削减波高从而减少波浪对建筑物冲击的目的. |
| 作者： | 刘针 |
| 专业： | 港口海岸及近海工程 |
| 导师： | 白志刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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