波浪對U型防波堤作用的數(shù)值模擬研究.pdf

1、波浪與建筑物作用的數(shù)學(xué)模型不僅能夠描述波浪與建筑物相互作用的瞬時(shí)過程和流場特性,而且能夠提供豐富的水動(dòng)力特性信息,是物理模型和經(jīng)驗(yàn)分析方法無法比擬的,因此該類數(shù)學(xué)模型的開發(fā)和應(yīng)用顯得尤為重要. 本文垂向二維波浪數(shù)學(xué)模型以不可壓縮黏性流體雷諾平均的NS方程為控制方程,采用尼一占紊流傳輸模型封閉雷諾應(yīng)力項(xiàng),采用源函數(shù)造波法,模型采用部分單元法,很好地解決了復(fù)雜建筑物邊界的處理問題,同時(shí)模型也能模擬如建筑物基床等有孔介質(zhì)內(nèi)的波流運(yùn)動(dòng).

2、由于垂向二維數(shù)學(xué)模型是自由水面問題,自由水面的追蹤是該類模型成功的關(guān)鍵,本文對自由水面的追蹤方法采用VOF法. 該模型與傳統(tǒng)方法相比最大的特點(diǎn)是采用了雷諾平均的NS方程,能夠完整的考慮非線性、黏性和紊流影響.數(shù)值求解采用兩步映射法. 隨著現(xiàn)代港口向大深型發(fā)展,傳統(tǒng)類型防波堤造價(jià)隨水深增加而倍增,故此開發(fā)一些適于深水港口的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型新式防波堤勢在必行.由于波浪能量主要集中在水體上部,可以通過在海域自由表面附近設(shè)置防波堤的方

3、法達(dá)到港內(nèi)消波的目的,在此我們采用一種新型防波堤形式一半淹沒固定式U型防波堤,U型防波堤用立柱支撐,把波浪力通過立柱傳遞到海底,為了減小波浪反射,U型防波堤的左側(cè)設(shè)置成可滲透型沉箱,這種防波堤型式可適用于深水情況,造價(jià)同直立堤和混合堤相比相對較低. 采用垂向二維紊流波浪數(shù)學(xué)模型模擬規(guī)則波在U型防波堤堤前后波浪流場特性,按照U型防波堤的工作機(jī)理選擇不同的尺寸,并對各種情況進(jìn)行分析比較,可以看出U型防波堤能夠達(dá)到削減波高從而減少波浪