透空管式防波堤透射系数及反射系数的试验研究

对透空管式防波堤的消浪性能进行了研究,通过进行物理模型试验,深入探讨了管道防波堤的堤顶宽度、斜率、波陡对防波堤消浪效果的影响,得出了该结构的反射系数及透射系数与各影响参数间的关系。研究结果表明,堤顶宽度为1.2Hm,斜率为1∶1.5的模型消浪效果较好。     

管式透空防波堤反射系数的计算

本文从规则波的研究入手,基于反射波与入射波势函数线性叠加的概念,利用积分形式的流量连续性条件来处理透空堤面上的间断边界条件,确定了规则波与管式透空堤相互作用时的反射系数。在此基础上,利用线性海浪谱的概念,分析了海浪与管式透空堤的相互作用问题。通过对模型试验结果的分析表明,本文提出的理论与实验结果符合良好。     

关于管式透空直立式防波堤的研究和应用进展

对管式透空直立式防波堤国内外的研究和应用作了介绍,分析了我国的研究和应用实践。     

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。     

多层挡板桩基透空式防波堤消浪特性试验研究

本文回顾了已有的关于透空式防波堤的波浪透射率的理论计算方法,分析了多层挡板桩基透空式防波堤的消浪机理。结合防波堤断面波浪试验,探讨多层挡板桩基透空式防波堤的消浪特性。研究结果表明多层挡板桩基透空式防波堤能够显著消减波浪,它的应用突破了透空式防波堤仅适用于小尺度风浪水域的经验。研究发现影响防波堤消浪效果的因素中,挡板的透空率和设置方式的影响最为显著。文中提出的减小波浪透射率的方法可供设计部门参考。     

规则波作用下透空格栅板式防波堤波浪力试验研究

透空格栅板式防波堤是一种新型防波堤结构,为了促进该结构在实际工程中的应用,论文通过模型试验研究其所受波浪点压力和波浪总力的特征。试验结果表明,在规则波作用下,下层水平格栅板所受波浪点压力较上层水平格栅板大,且防波堤中前端波浪点压力分布不规律;相对板宽B/L对该防波堤所受波浪总力的影响较大,相对板间距S/h对其整体稳定性的影响次之,而相对波高H/h主要影响该防波堤的垂向受力;此外,当上层水平格栅板与静水面齐平且孔隙率相对较大时,该防波堤所受波浪总力最小,对其整体稳定性最有利。     

透空管防波堤上的波浪力

对透空管组成的防波堤波浪反射、传递系数和堤上波浪力等水动力学特征进行研究.在对透空管非线性消耗波能机理分析基础上,采用一种简单的线性化方法,导出一组所有参数都是事先知道的、完全封闭的公式.波浪反射系数和堤上波压力与波浪力计算结果与试验吻合较好.     

WEC-透空式防波堤集成装置能量转换效率研究

基于成本共享理念的波浪能发电装置(WEC)的开发与设计为降低建设成本提供了新的研究思路,应用计算流体力学方法对在透空箱式防波堤前附加垂荡浮子的集成装置进行数值模拟研究,主要研究了流体黏性和非线性PTO系统以及浮子形状对此类集成装置能量转换效率的影响。结果表明,此类集成装置可以获得较高的波能捕获宽度比(CWR),最高可达0.7,可以较好地利用反射波波能。共振区间上受黏性影响较大,相比于线性无黏理论解,CWR下降明显;实现了2种非线性PTO系统的模拟,有待于进一步的优化未获得更高的CWR值;浮子形状优化效果明显,采用圆底形浮子受黏性影响更小,可以获得更大的CWR值。此种集成模型的模拟和研究可以为新型防波堤设计和现有防波堤的改造提供思路和参考。     

高桩挡板透空式防波堤消浪性能数值研究

以RANS方程为控制方程,基于有限体积法,在动量方程中添加源项,建立了具有造波‐消波功能的数值波浪水槽。利用建立的源项造波数值波浪水槽,模拟了高桩挡板透空式防波堤在规则波作用下的消浪效果,完整地再现了堤前堤后的流态,分析了挡板相对入水深度对透浪系数的影响。在与试验值及拉帕公式对比后发现,数模计算结果与试验值较接近,拉帕公式偏大。研究了堤顶相对宽度、相对水深、相对波高对透浪系数的影响并提出修正公式,修正公式与计算值和试验值吻合较好。     

倾斜挡浪板式桩基透空型防波堤的消浪性能研究

本文提出了一种倾斜挡浪板式桩基透空型防波堤,通过物理模型试验对规则波作用下防波堤的消浪性能进行了研究。试验中观测了桩基透空型防波堤迎浪侧和背浪侧波面的变化过程,探讨了不同入射波浪条件下防波堤挡浪板的开孔率ε和布置形式B对其消浪性能的影响,分析了防波堤的反射系数K_r、透射系数K_t以及波能耗散系数K_d随着相对波高H/D和相对堤宽W/L的变化关系,并从波浪能量分布的角度分析此种防波堤的消浪机理。研究结果表明,单层挡浪板的开孔率自30%降低至10%,平均透射系数可减小约24.3%,平均耗散系数可增长约12.8%;双层挡浪板防波堤的反射系数取决于前排挡浪板的开孔率,透射系数取决于挡浪板组合中的最小开孔率。     

透空式防波堤周围的非线性波浪传播的数值模拟

对非线形波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟,在Boussinesq波浪方程中加入与透空建筑物有关的新的耗散项,从而界定了透空建筑物引起的部分反射和透射,波浪折射衍射的传播过程通过控制方程求解。波浪控制方程通过有限差分方法求解。模型应用于模拟波浪经过具有部分反射的群桩式透空结构,结果表明透空式防波堤可以有效地衰减波浪,是重力式结构的一种替代形式。     

弧形防波堤波浪力试验研究

在圆筒形防波堤和V形防波堤的基础上,结合离岸堤后形成V形和半圆形连续出现的韵律海岸的地貌平面形态特点,提出一种前墙为连续的半圆筒形防波堤形式。通过在波浪水槽内进行规则波物理模型试验,探究这一新型防波堤的波压力分布规律及波高、周期、水深等因素对波压力的影响。将试验结果与海港水文公式和合田良实公式计算的理论值对比分析,给出了以合田良实公式的折减系数来拟合新型弧形防波堤波浪总水平力的计算公式。结果表明:新型弧形防波堤上的波压力随波高、周期的增大而增大,其水平波浪总力比同等尺度直墙少10%左右。     

矩形浮式防波堤的改进试验研究

本文在前一阶段几种浮式防波堤水力学特性试验研究的基础上,吸取国内外现有浮堤研制经验,又提出了几种经过改进的矩形浮式防波堤进行了规则波试验,测取了堤前与堤后波高,观测了浮堤的运动,并测取了浮堤的锚链力。试验比较了矩形浮堤前壁封口与开口,外部上设胸墙,下设挡浪板或瓦楞底板,浮堤内部用左右对称的边浮箱,该箱体采用矩形或尖劈形,试验还比较了不同于弦高度与吃水,使浮堤平放或前倾,浮堤采取错系或用立柱阻挡,分别研究了这些浮堤的水力特性,从中选出浮堤的最佳结构形式。     

堆石防波堤不规则波浪反射系数试验研究

结合物理模型试验,分析斜坡坡度、波陡、相对水深、护面类型和破波参数等因素对堆石防波堤不规则波浪反射系数的影响规律。将常用的Van der Meer公式,Seelig公式,Postma公式和Davison公式计算值和实测值进行比较,并结合试验数据,基于有效波高和平均周期定义的Iribarren数,得出堆石防波堤不规则波浪反射系数经验公式。结果表明,该公式能较好地计算不规则波作用下块石和扭王块体护面堆石防波堤波浪反射系数。     

宽肩台式抛石防波堤稳定性的试验研究

宽肩台式无人工护面块体的抛石防波堤是一种新型结构的斜坡堤,它是靠在波浪长期作用下最终形成的动力平衡断面来防浪的。大连北良粮食中转港系银行贷款建设的项目,该港的防波堤采用了宽肩台式结构,这在我国尚属首例。本文为该港宽肩台式防波堤设计方案稳定性的试验研究成果。     

透空式水平板波浪总上托力试验研究

通过系列模型试验,对透空水平板下波浪总上托力进行了研究,结果表明：平板下最大总上托力并不与最大冲击压强同步发生。为此,依据试验结果对波浪总上托力产生机理和影响因素进行详细分析,提出透空水平板波浪最大总上托力的计算公式,试验结果表明,该公式与实验值有着较好的一致性。     

透空式水平板波浪上托力冲击压强试验研究

首先对以往波浪作用下透空式平板上托力研究进行了回顾,在此基础上,通过系列模型试验,对波浪上托力产生的机理进行了详细的分析和论述,认为透空式平板下波浪上托力主要由一个迅速上升的冲击压强和一个缓慢变化的压强构成,其中冲击压强通常远大于缓变压强,起主导作用,影响其大小的最直接因素为几何因素(即波浪冲击角)、动力因素(包括波高、波速等)和空气垫层因素,由此通过对各影响因素的分析,得到最大冲击压强计算公式,大量试验资料表明,该公式与实验值有着较好的一致性。     

直立式防波堤兼码头水工结构设计与试验研究

基于青岛崂山前海直立式防波堤兼码头工程的设计,通过规范计算值与断面物理模型试验数据的对比分析,合理确定断面尺度、堤顶高程和越浪量等重要设计参数。特别是通过多组试验的数据分析,对挡浪墙的外形尺度和护底宽度进行优化,采用通过增大护底块体重量的方式有效地减小护底长度,充分运用试验手段对于设计规范的护底相关规定做出了有益的探索和补充,为深水直立式防波堤的设计改进提供了借鉴。     

透空式进海路波浪力计算方法的试验研究

透空式进海路是连接人工岛与陆岸的一种新型结构,其所受波浪力是工程设计中重点关注的问题。本文开展物理模型试验,通过改变水深、波高、桥面底高、桥面宽度等试验条件,研究透空式进海路波浪力的变化规律。试验测量透空式进海路上部结构的动水压强分布,分析得到结构的浮托力和水平波浪力。研究发现:透空式进海路上部结构波浪力的主要影响因素为桥面相对净空高度,在相对净空高度接近0时,桥面浮托力达到最大值。通过分析试验数据,并参照文献中的已有波浪力计算方法,建立透空式进海路上部结构浮托力和水平波浪力的计算公式,公式计算结果与试验结果符合较好,对透空式进海路工程设计具有重要指导意义。     

透空导流板对海底管线冲刷防护的试验研究

基于海底管线周围流场复杂,管线运行过程中易于出现冲刷悬空破坏等诸多特征。本文根据导流板作用下海底管线的冲刷防护机理,提出了一种透空导流板与海底管线结合的防冲刷措施。通过量纲分析得到了影响海底管线冲刷深度的无量纲公式,并通过物理模型试验,研究了单向流作用时,不同流速、不同管孔比、不同透水比的工况下透空导流板对海底管线的冲刷防护的影响。研究发现,由于透空导流板的存在,泥沙受到的推移力减小,导致泥沙淤积,海底管线的冲坑深度小于无导流板防护的冲坑深度,透空导流板防护的管线最大冲刷深度在管轴线前0.3 D处,且在管线下方冲刷坑深度明显减小。基于试验资料分析,拟合得到了平衡冲刷深度的计算公式,其公式与实测资料拟合较好,说明该公式具有较好的适用性。