波浪與浮式防波堤相互作用的SPH模擬.pdf

1、與傳統(tǒng)的重力式防波堤相比，浮式防波堤具有獨特的優(yōu)勢，近些年來在海岸工程中得到了廣泛的應用。浮式防波堤屬于透空式結(jié)構(gòu)，有利于水體交換，不會破壞水域的整體性和生態(tài)環(huán)境；地基適應性較強，建造以及拆遷方便，建筑耗材少。然而浮式防波堤的理論研究以及數(shù)值模擬方面的數(shù)值研究成果還比較少，因此開展浮式防波堤的水動力特性研究以及消波原理分析很有必要。傳統(tǒng)的數(shù)值模擬方法在處理浮式防波堤與波浪相互作用時的波浪破碎以及流固耦合等問題時比較困難，因此本文采用新興

2、的光滑粒子流體動力學（SPH）數(shù)值算法來研究波浪與浮式防波堤的相互作用。
　　本文建立了SPH數(shù)值波浪水槽，在水槽左端設置主動吸收式造波機，水槽右端設置阻尼層來消波。在建立的SPH數(shù)值波浪水槽中，流體的控制方程為Navier-Stokes方程。固壁邊界處理采用改進的動力學邊界粒子法，用邊界粒子周圍的流體粒子的密度來修正固壁邊界粒子的密度。在SPH數(shù)值波浪水槽的基礎上，通過浮式結(jié)構(gòu)的控制方程和流固耦合的數(shù)值實現(xiàn)，建立了系纜浮式結(jié)構(gòu)的

3、SPH模型。模型中浮式結(jié)構(gòu)簡化為剛體結(jié)構(gòu)，系纜力模型采用簡化的輕質(zhì)彈簧模型。在浮式結(jié)構(gòu)前后各設置2根浪高儀，分別記錄浮式結(jié)構(gòu)迎浪側(cè)和背浪側(cè)波面的變化。通過人工粘性系數(shù)選取檢驗確定了本文的人工粘性系數(shù)，將計算的波面歷時曲線、浮箱的運動歷時曲線及系纜力的變化過程等數(shù)值結(jié)果與實驗值進行對比，驗證了建立的系纜浮式結(jié)構(gòu)的SPH模型。
　　利用建立的系纜浮式結(jié)構(gòu)的SPH模型，對系纜浮式結(jié)構(gòu)的水動力特性進行了系統(tǒng)的研究。分別考慮結(jié)構(gòu)長度、淹沒水