防波堤水力特性的垂向二維波浪數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、防波堤的水力特性決定著防波堤的設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析以及新型防波堤的開發(fā)，是波浪力學(xué)與防波堤研究的重要課題。而反射透射、波壓力等外部特征都與流場結(jié)構(gòu)、流速分布及變化規(guī)律這些內(nèi)部特性密切相關(guān)。本文綜合運(yùn)用流場PIV試驗(yàn)等物理模型試驗(yàn)與反映不可壓縮黏性流體運(yùn)動的垂向二維數(shù)值波浪模型，針對四種不同的防波堤工作條件或結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究。就防波堤周圍渦的存在、發(fā)展；越浪條件下直立堤前不完全立波的反射和波壓力變化；新型圓弧面防波堤周圍渦與水力特性的關(guān)系：光滑

2、斜坡前波腹點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)位置變化；削角和挑浪兩種堤頂坡角變化條件下防波堤的越浪、反射、波浪力和流場特征等防波堤工作機(jī)理研究中被廣泛關(guān)注而始終未能完全解決的問題展開討論。 本文的工作表明，越浪潛堤周圍有渦的存在，在一個周期內(nèi)，順時(shí)針渦與逆時(shí)針渦交替發(fā)展，且隨著波浪非線性程度的增強(qiáng)，渦強(qiáng)度增大；在淹沒深度較大時(shí)，潛堤堤后渦靠近堤壁和底部，對防波堤自身安全造成更大的威脅。在流場的影響下，潛堤時(shí)相同高度的波壓力小于完全立波條件下的結(jié)果，波峰變

3、尖且非線性增強(qiáng)。新型圓弧面防波堤相對半圓型防波堤而言，其存在明顯的強(qiáng)度較大的順時(shí)針渦，能量的劇烈消散，導(dǎo)致圓弧面防波堤的正向水平波壓力大于半圓堤，而負(fù)向水平波壓力小于半圓堤。斜坡反射時(shí)，隨著斜坡坡角的逐漸減小，坡前第一個節(jié)點(diǎn)的位置向岸靠近的移動距離，數(shù)模結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本一致，已有的基于物模試驗(yàn)的理論在數(shù)模中得到驗(yàn)證。堤項(xiàng)坡角變化時(shí)，削角對于堤身穩(wěn)定的優(yōu)勢非常顯著，而挑浪堤在減少越浪上的優(yōu)勢也十分明顯，但坡角較大時(shí)的挑浪堤，其水平波