圓弧形護(hù)面斜坡式防波堤水動力及消浪特性研究.pdf

1、本文所研究的圓弧形護(hù)面斜坡式防波堤克服了傳統(tǒng)護(hù)面塊體結(jié)構(gòu)型式的缺陷,在以空心結(jié)構(gòu)型式為主的“第三代"護(hù)面塊體思路的引導(dǎo)下,借鑒半圓形防波堤的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢作為理論基礎(chǔ),探索了一種新型開孔式圓弧形防波堤護(hù)面塊體結(jié)構(gòu)型式。基于波浪水槽的物理模型與數(shù)值模擬試驗,對該護(hù)面形式與波浪相互作用的水動力及消浪特性進(jìn)行了綜合試驗及計算分析,給出了該結(jié)構(gòu)型式波浪作用力和消浪效果的內(nèi)在關(guān)系,從而為該結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化設(shè)計和工程應(yīng)用提供了重要的技術(shù)依據(jù)。得出的主要結(jié)論

2、如下:
　　 (1)物理模型試驗中,測量并計算波浪作用下防波堤的點壓強(qiáng)和總波浪力,通過數(shù)據(jù)分析,探討了波陡、相對波高、相對水深以及開孔率等因素對防波堤所受的波壓力的影響;同時研究分析了圓弧形護(hù)面波壓強(qiáng)的分布規(guī)律;通過采集波面信息,計算分析相對超高、波陡等影響因素對圓弧形護(hù)面斜坡堤的反射系數(shù)和透浪系數(shù)的影響。
　　 (2)在水動力分析中,本文通過π定理,對波浪力的無因次參量進(jìn)行了確定,根據(jù)試驗結(jié)果對波浪力的各影響因素進(jìn)行了

3、分析。得出影響圓弧形護(hù)面斜坡堤水力特性的因素,除H/L、D/R外,還與H/D有關(guān),且各因素相互關(guān)聯(lián)成為有機(jī)整體?；谠囼灡疚慕o出波浪力與各影響因素的關(guān)系衄線,以及各典型波況下波浪最大波壓力沿護(hù)面分布圖,供設(shè)計研究參考。
　　 (3)在消浪特性研究方面,本文應(yīng)用了兩點法計算波浪的反射系數(shù)。通過對對防波堤附近波浪形態(tài)進(jìn)行了描述,給出波浪沿程傳播變形的規(guī)律。分析各影響因素對反射、透射系數(shù)的影響規(guī)律,并給出反射、透射系數(shù)隨各影響因素變化

4、的關(guān)系曲線,得出反射系數(shù)影響因素的變化較為明顯,而透射系數(shù)則受其影響較小。總結(jié)出在相同開孔率條件下,存在一個最佳波況使得防波堤在此時的達(dá)到最佳消浪狀態(tài)。文中還推導(dǎo)出防波堤能量轉(zhuǎn)換公式,對防波堤消能特性進(jìn)行了分析,給出波能轉(zhuǎn)化形式的比例圖。
　　 (4)采用VOF法自由面追蹤技術(shù)建立三維數(shù)值波浪水槽,通過對物理模型試驗工況的計算分析,對物理模型試驗觀測的準(zhǔn)確性和對復(fù)雜自由液面數(shù)值模擬的有效性進(jìn)行了驗證。分析研究了波浪作用過程中波面