深水斜坡堤胸墙波浪力计算方法研究

通过物理模型试验研究中国《海港水文规范》(JTJ213-98)中斜坡式防波堤顶部胸墙波浪力计算公式在深水情况下的适用性.试验测量4种不同水深波浪作用下斜坡堤顶部胸墙的波浪力和作用高度.通过对胸墙迎浪面的波浪压强分布、总水平作用力和波浪作用高度的试验结果与《海港水文规范》结果的对比分析,发现胸墙迎浪面的实测波压分布不同于规范采用的均匀分布;规范计算得到的总水平力和波浪作用高度均小于实测值.本文改进规范中斜坡堤胸墙波浪力计算方法,使其更适用于深水堤顶部胸墙受力计算.     

斜坡堤胸墙波压力的试验与分析

通过断面物理模型试验,获得了斜坡堤堤顶胸墙在肩宽B不同工况组合下,承受水平波浪力、底部浮托力的大量数据。对这些数据进行了分析,得出了斜坡堤堤顶胸墙波压力随肩宽B的变化规律。     

斜坡式防波堤设计波高的分析

首先应确定海区的最大波高H_(max),按经验累积频率H_(max)=H_0.2％～H_0.5％或者采用H_(max)=(1.61～1.76)H_1/3。根据斜坡堤护面块体的吸波系数K_a确定斜坡堤的设计波高H_D=H_1/10=K_aH_(max)。根据浅水区波高易于破碎,可以按波高周期的联合分布求出波能量的最优比值E_r,进行摸拟试验或数值计算作斜坡堤设计的依据。     

斜坡堤防浪胸墙断面的优化设计和模型试验方法

本文提出了基于模型试验所测得的波压力资料,进行防浪胸墙断面的优化设计方法。在已给的设计波要素、墙高和堤前相对水深等参数下,由模型试验实测波压力值,以抗滑、抗倾、地基应力和几何等约束为条件,以胸墙底宽和直立部分底宽为设计变量,以墙重为目标函数,用电算求解最轻墙重和相应的设计变量值。文中,还结合某港防浪墙的具体例子,指出了本文提出的优化设计法比传统的安全校核法的优越性。     

带胸墙斜坡堤越波量的试验研究

带胸墙斜坡式防波堤堤顶标高的合理确定，有赖于越波量的正确计算。本文基于水力学中流量系数的概念，建立越波量的计算公式。对影响流量系数的几个主要因素：波高、波陡、胸墙高、平台宽度、相对水深和护面结构等，进行了较系统的试验和讨论，提出了确定流量系数的经验公式。另外，还根据越波量的大小及越波波态，将堤分为：不越水堤、少量越水堤、越水堤及半潜堤四类，可作为合理确定堤顶标高时参考。     

中长周期波作用下的斜坡堤胸墙波浪力试验研究

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过将试验结果与我国现有规范中的经验公式计算所得结果进行对比,发现规范更适用于胸墙底淹没的情况,而对于肩台出水情况,规范计算结果小于试验结果。由此提出了一种新的波浪力计算方法,计算准确度得到明显提高。     

关于设有胸墙的斜坡式防浪堤的试验研究小结

在多个实际工程的模型试验及专题研究的基础上,本文对斜坡式防浪堤上一种墙顶设有挑浪嘴、墙底设有前齿的“L”形胸墙的若干问题进行了小结。文中,对越浪量估算和堤顶标高的合理确定、挑浪嘴和墙底前齿的机理及其效应、作用于墙上的波压力、胸墙断面的优化设计方法等作了全面的阐述。     

深水斜坡式防波堤人工垫层块体稳定性及反射系数研究

船舶大型化的趋势导致港口设施向深水发展.而对于深水防波堤,在较大设计波浪作用下,护面块体和垫层块石的重量往往超出现行技术规范的要求,针对大型天然块石垫层选料和施工困难,大量的开山选石损害自然环境等问题,本文总结了国内外人工块体的研究成果,阐明了人工块体垫层代替大型块石垫层的可行性,遴选了3种类型人工块体作为垫层,进行护...     

直立式防波堤迎浪面波压力计算研究

以Navier-Stokes方程为控制方程,使用VOF方法追踪自由液面,由连续性方程和动量方程推导出源函数。基于非线性波浪理论和UDF对FLUENT进行二次开发,在数值水槽的各个功能区将不同的源项添加到动量方程中,实现动量源造波和消波的功能。此法可以有效地消除波浪在水槽出流边界的反射及波浪遇到结构物后在入射边界形成的二次反射,从而得到稳定的波动场。本文将这种方法应用于直墙防波堤上波浪压力的数值模拟,分析了造波和消波的有效性,对直立式防波堤波浪力进行了数值研究。为了得到更精确的结果,采用结构化网格和非结构化网格相结合,在直墙防波堤附近使用三角形网格,在其他区域使用四边形结构化网格,为了较好地捕捉自由液面,在液面上下一个波高的范围内对网格进行加密。将计算结果与二阶stokes波理论解进行对比,该方法计算结果与理论解一致,表明该方法能够产生历时较长的稳定的非线性规则波浪,能够很好地吸收波浪遇到建筑物产生的反射波,可以有效消除建筑物反射波的影响,为实际工程方案的设计提供参考,有较高的实用价值。通过计算得到极端高水位,设计高水位,设计低水位时候的各个测点的最大正向波压力和最大负向波压力,并将计算结果与物理模型试验数据和经验公式结果进行对比,结果吻合较好。并且由于该数值方法可以考虑防波堤迎浪面不同倾角的工况,其适应范围比经验公式范围更广,因此可以为海岸结构设计提供依据。     

高基床顶墙波压强分布实验研究

本文通过实验,论述了高基床顶墙与波浪相互作用的机理,提出顶墙水平及垂直分布压强变化规律和新见解,本文结果已被农业部渔港斜坡式防波堤规范采用.     

圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究

提出了一种由多层圆弧板组成的新型透空式防波堤结构,并对其在二维规则波浪作用下的消波性能进行了物理模型试验研究。在不同入射波高条件下,对圆弧板和水平板透空结构的消波性能进行了比较分析,探讨了圆弧板间距和层数对圆弧板透空式结构消波性能的影响。研究结果表明,圆弧板透空式结构的消波效果优于水平板式透空结构,在相对宽度为0.2时,可以使透射系数达0.5以下。随着圆弧板间距从0.15 m减小到0.05 m时,消波效果逐步提升,而圆弧板的层数对结构的消波性能也有一定影响。     

计算东海台风浪大面分布的追踪波方法

通过对台风气压场的模拟得到计算风场,在此基础上采用跟踪计算方法取得台风域内的波浪分布。结果表明,本方法较为成功地描述了台风浪的分布特征,计算波高与实测十分一致,但计算周期和实测有些差异。     

畸形波作用下双层水平板防波堤压力分布特性研究

基于物理模型试验,考虑畸形波参数、相对板宽、相对波高等影响因素,就畸形波对平顶双层水平板防波堤作用进行研究。首先对畸形波作用下双层水平板的波浪力分布特征进行了讨论,然后就最大波动压强、结构最大总垂向力与不规则波作用进行了对比分析。结果表明,畸形波作用下,双层水平板最大波动压力出现在前端迎浪区域附近,向尾端逐渐递减。双层水平板4个受力面的压力分布不同且有相位差,4个受力面的最大波动压力时间差约在0.1T_p~0.4T_p范围内变化。与不规则波作用比较,畸形波作用没有显著改变波压包络分布特征,但增大了波压包络强度值。试验范围内,就最大总力而言,两者最大总浮托力比值在1.06~2.45间变化;向下的最大总垂向力比值在1.22~2.07之间变化;就波动压力而言,其增大的幅度与畸形波参数α₁相关性最强,随α₁的增大而增大,在α₁=2.04~3.1试验范围内,畸形波作用时的最大压强比不规则波作用时可约增大20%~80%。就最大波吸力而言,两者的比值与畸形波参数α₄相关性最强,随α₄的增大而减小。在α₄=0.62~0.75试验范围内,最大波吸力强度的比值在1.61~0.87范围内变化。当α₄≤0.72时,畸形波作用时的最大波吸力大于不规则波作用时的最大波吸力;当α₄ > 0.72时则刚好相反。     

斜坡式防波护岸断面形式的实验研究

从某一大型工程中的邻海区域江堤加固工程的各种方案比较出发,分析讨论了这类工程结构形式受波浪作用的情况及结构物设计中方案比选的有关问题。     

振荡水柱式波能转换系统气室压强理论研究

振荡水柱式波能发电系统中波能转换主要结构气室能将入射波能转换为往复振荡的空气动能从而实现能量一次转换,该过程的气室压强研究对发电系统设计具有重要意义。因此针对"引浪板"和"引浪通道"的三维侧向开口固定式振荡水柱波能转换系统,采用三维Green函数法建立了气室内水气动力学性能的压缩空气压强理论计算模型。计算时为了满足压强与速度连续条件,响应脉动源与扰动脉动源两者在交界面上需要相互匹配;同时为了能够精确快速地求解三维Green函数,采用了多维切比雪夫(Chebyshev)多项式和渐近展开式快速近似计算方法。计算结果表明所用方法简单可靠,同时计算结果可应用于振荡水柱波能发电系统性能预测及相关问题研究。     

漂浮式防波堤消波在水库防汛中应用的探讨

基于青岛地区水库资料，探讨风浪对水库防汛的影响，指出风浪对水库大坝的破坏及在坝体斜坡上，由于风浪破碎所致的平均水位升高和波浪爬高是威胁水库大坝安全的主要因素，风浪的作用降低了水库的蓄水能力和防洪标准，强调在库区，采用消波技术，合理运用漂浮式防波堤消波，消除风浪的影响是保障大坝安全，提高现有水为蓄水能力和防洪标准的科学而有效的方法，提出了水库漂浮式防波堤消波试验研究方案和设计依据。     

分段式造波机生成波的方法和特性

本文叙述了分段式造波机生成波的理论和方法，通过试验确定了造波板前过渡段的长度，研究了分段式造波机生成波浪的特性，并将规则波的试验结果与理论结果进行了比较，给出了有效实验区的范围，可供实际应用时参考。     

基于压强和深度的两种不同声速计算方法比较

首先描述了Del Grosso算法和C.C.Leroy算法计算海洋声速及其特点(貌似不通);然后利用美国国家海洋数据中心发布的WOA09数据,分别采用Del Grosso算法和C.C.Leroy算法计算西太平洋海域某点的海洋声速剖面,结果表明两种算法具有相同的个位数字精度。与Del Grosso算法相比,C.C.Leroy算法效率更高,不需要深度与压强的转换。     

一种起伏板防波堤最优支撑刚度计算方法

带有弹簧支撑的水平板结构,可在波浪作用下起伏运动进行消浪,作为防波堤具有广泛的应用前景,但如何设计支撑刚度仍是当前研究的重点课题。基于黏性流理论建立数值波浪水槽,开展规则波与起伏板防波堤相互作用的模拟,得到起伏板透反射系数随支撑刚度的变化曲线,并分析最小透射系数对应刚度下起伏板运动相位对消浪的影响。为快速得到最小透射系数对应的支撑刚度,根据弹簧—阻尼—质量模型,建立一种以运动相位为输入反推起伏板最优支撑刚度的计算方法,并将推导结果与数值结果进行比较。结果表明,该方法推导的最优支撑刚度值与数值最优值接近,且可省去遍历取最优值的步骤,可为起伏板防波堤的支撑刚度设计提供参考。     

多向不规则波作用下斜坡式建筑物护面块体的稳定性

试验研究了扭工字块体、钩连块体、四脚空心方块和块石等四种护面块体在五种波向角(0°,15°,30°,45°和60°)的斜向波和多向不规则波作用下的稳定性,给出了四种护面块体稳定重量的实用计算方法.