柔性水囊潜堤消波特性的溃坝水槽试验研究

柔性水囊潜堤由橡胶制成，内部充水，具有结构简单、造价低廉等优点，能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性，在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究，重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性，并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较；同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明：柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪；与半圆柱刚性潜堤相比，柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势；内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素，适当降低内部初始水压，有利于增强柔性潜堤的变形程度，进而增加波能耗散，可获得更好的消波效果；而增加浸没深度即潜深，会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低，消波效果减弱。     

孤立波与升沉水平板相互作用数值模拟研究

合理的刚度和潜深设计可以使升沉水平板获得优异的消浪性能。基于考虑流体黏性的二维不可压缩Navier-Stokes方程,以高阶紧致插值CIP(constrained interpolation profile)方法求解方程对流项,采用VOF(volume of fluid)方法重构自由液面,构建二维数值波浪水槽。采用试验数据验证模型后,研究孤立波与升沉水平板相互作用,分析相对刚度K*、相对潜深d/h、相对波高H/h对于升沉板的消浪性能和运动响应的影响,揭示升沉板对孤立波的消浪机理。研究表明:在孤立波通过时,升沉板会经历一个先上升后下降的运动,随后非线性自由振动,板下方水体近似均匀流动,且水流的垂向流动与板的垂荡方向一致;升沉板主要通过不对称涡旋脱落、浅水变形、波浪反射与辐射波转化等方式消耗孤立波能量;一定条件下,采用最优相对刚度K*=4.0和最优相对潜深d/h=0.52可以取得良好的消浪效果,此时透射系数最小,同时升沉板的运动响应在合理的范围内。