基于BFC-VOF方法的弧形防浪墙水动力数值模拟

文章建立了一种基于适体坐标系(BFC)的计算流体力学模型。采用坐标变换方法实现了任意复杂区域的结构化网格划分,在贴体网格下对二维不可压缩粘性流体的控制方程进行了离散,修正了贴体坐标下的界面跟踪方法(VOF方法)。对弧形防浪墙结构附近的压力场,波面历时曲线进行了数值计算。将采用适体坐标的计算结果与在笛卡尔坐标网格下采用部分单元体近似描述结构物边界的原算法的计算结果进行了比较分析。通过物理模型试验,测量作用于防浪墙上的波浪压力,对所建立的数值模型进行了验证。

基于正交试验的弧形防浪墙波浪载荷对堤身参数的敏感性分析

为了研究堤身参数对弧形防浪墙波浪载荷的影响,以复合式海堤弧形防浪墙为研究对象,选择两级斜坡坡度、消浪平台宽度、消浪平台高度3个堤身因素,每个因素取3个水平,按照正交表L9(33)设计了相关试验组次研究上述因素对复合式海堤弧形防浪墙波浪载荷的影响,每个正交组次均安排完成10个工况试验.试验结果表明:弧形防浪墙波浪载荷随水深的增大而显著增大;在波高较小或波周期较大情况下,波浪载荷随着波周期或波高的增大而显著增大,但在波高较大或波周期较小时,波浪载荷随波周期或波高的增大呈现非线性规律;波浪载荷随消浪平台的宽度和高度的增大而减小,随斜坡坡度的变陡,整体呈增大趋势;在小水深条件下,3个因素对弧形防浪墙波浪载荷影响显著性的先后顺序为斜坡坡度、消浪平台宽度、消浪平台高度;随着水深的增大,消浪平台(尤其是消浪平台高度)对弧形防浪墙波浪载荷的影响逐渐凸显.

弧形防浪墙的模型试验

通过物理模型试验,测量不同底高程条件下防浪墙顶部的越浪量、迎浪面及底面上的波浪压强和防浪墙的整体稳定性。对测量数据进行分析后的结果表明:在相同的波浪要素和水位条件下,防浪墙底面高程的差别将直接影响到迎浪面和底面上波浪压强的大小以及防浪墙的整体稳定性等。最后,根据模型试验结果,给出有助于弧形防浪墙设计的一些建议。

不规则波工况下弧形防浪墙波浪载荷试验研究

现有关于弧形防浪墙的研究大多是针对越浪量的,对其上波浪载荷的研究涉及的不多.为弥补现有研究成果的不足并为弧形防浪墙稳定性设计提供参考,文中以复式海堤弧形防浪墙为例,以1∶15为比尺设计了不规则波断面模型试验.布置压力探头对弧形迎浪面的波压力信号进行采集,通过积分法得出合力.通过对不规则波作用下弧形防浪墙所受波浪载荷峰值的概率分布和波浪载荷变化规律进行研究,得出:威布尔分布公式对弧形防浪墙不规则波作用下波浪载荷的概率分布进行拟合效果良好;水平波浪力、垂直波浪力和波浪力矩的最大值、2%累计频率值以及1/3大值平均值均随水深的增大而增大,随波周期的增大而增大,随波高的增大而增大.

弧形防浪墙的迎浪面波压力数值模拟

以Navier-Stokes方程为控制方程,使用VOF方法追踪自由液面,对FLUENT进行二次开发,将各功能区的源项表达式添加到动量方程中,从而实现动量源造波和消波。模拟二阶Stokes波作用下不同断面形式防浪墙的流场和波压力,并将计算结果与物理模型试验数据进行对比,结果吻合较好。比较直立式和弧形防浪墙波浪压力数值计算结果可以发现,在相同水位和波浪要素情况下,作用在圆弧墙上的最大点压强明显大于直立墙,而且最大压强发生在圆弧部分,工程中应该对圆弧部分进行加固处理。

弧形防浪墙上波浪荷载的数值模拟

波浪冲击海岸结构物时往往会发生破碎,水的流态也从层流转变为湍流。基于开源计算流体力学工具OpenFOAM建立了数值波浪水槽,使用层流模型和浮力修正的k-ωSST湍流模型模拟弧形防浪墙上的波浪载荷。采用3组网格分析了弧形防浪墙上指定位置处的点压力,验证计算结果的收敛性。为了比较基于层流模型和湍流模型计算结果的精度,将弧形防浪墙上指定位置处的点压力和弧形防浪墙受到的总力的数值结果与相应的试验数据进行比较。结果表明,采用浮力修正的k-ωSST湍流模型可以提供更准确的预测结果。

基于OpenFOAM的弧形防浪墙受力特性的数值模拟研究

弧形防浪墙具有优良的返浪效果,工程应用较多。本文以弧形防浪墙为例,基于OpenFOAM开源程序,应用雷诺平均Navier-Stokes方程描述流体运动,建立了波浪与结构物作用的二维数值模型。通过试验验证所建立的数值模型,探讨不同形式弧形防浪墙所受波浪压强分布特点的异同、弧形防浪墙圆弧半径对所受波浪力的影响。结果表明:在不同波浪要素条件下,弧形防浪墙迎浪面所受波浪压强随测点高程的增大而减小,同一测点上所受波浪压强随弧形防浪墙圆弧半径的增大而减小。防浪墙迎浪面受到的波浪力随着波高的增大而增大,随波长的增大先增大、再减小、再增大,且在波长最大时波浪力达到最大值。在相同波长下,波浪力随圆弧半径增大而减小。

直立堤弧形防浪墙波浪压强的试验研究

文中通过物理模型试验开展了不同参数的波浪对不同结构型式直立堤弧形防浪墙的作用研究,对不同结构型式的直立堤弧形防浪墙所受到的波浪作用的试验数据进行了统计分析,讨论了波浪压强在直立堤弧形防浪墙迎浪面的分布特征,以及波浪压强与入射波波高H、波浪周期T的关系;比较了不同结构型式直立堤弧形防浪墙上波浪压强的分布特点。

浅谈弧形防浪墙混凝土外观质量控制

黄水东调应急工程(东营段)沉沙及调蓄工程位于东营市天鹅湖风景区,弧形防浪墙又位于景区道路边,其混凝土外观质量显得尤为重要,但弧形混凝土表面是混凝土出现质量通病的高发区。对此,项目部采取一系列举措,提升了弧形混凝土表面的质量。本文将如何通过采取措施提高弧形防浪墙外观质量展开讨论和阐述。

弧形防浪墙波浪压力的数值模拟

文中在应用基于VOF(Volume of Fluid)方法的数值模型求解自由表面流动问题的基础上,建立了BFC(Body-Fitted Coordinate)系统下的数值波浪水槽模型。采用坐标变换将实际物理域上的控制方程转换到矩形计算域,并在矩形计算域内对BFC下的N-S方程进行了数值离散,采用BFC系统下的K-e湍流模型来封闭方程组;提出了基于交错网格的修正SIMPLE算法来迭代求解压力—速度场,修正了BFC系统下的VOF方法。应用本文建立的数值模型计算了弧形防浪墙结构所受的波浪压力和结构附近的波面历时曲线,并与试验结果以及笛卡尔坐标系下的结果进行了对比。弧形防浪墙结构所受波浪压力的数值计算结果与试验结果符合良好,为研究波浪与弧形防浪墙作用提供了新的手段。

MATLAB在防浪墙断面试验数据处理中的应用

以防波堤断面模型试验中的弧形防浪墙波浪载荷数据处理为实例,使用MATLAB编程实现试验数据的自动读取、处理、绘图等详细过程.具体的处理过程包括:低通滤波、单位转换、基线处理、载荷积分以及峰值统计等.处理效率高,效果良好,可为相关试验研究提供参考.

深弧型防浪墙在堤防工程中的应用分析

堤防工程中的深弧形防浪墙应用具备节约工程投资、降低堤顶高度、增强堤防景观效果等优势,近年来相关研究的大量涌现也能够证明深弧形防浪墙的应用价值。基于此,本文通过分析深弧型防浪墙结构形式与特点、深弧型防浪墙防浪效果,结合实例就深弧型防浪墙在堤防工程中的具体应用开展了详细论述,希望论述内容能够为相关业内人士带来一定启发。

深弧型防浪墙在堤防工程中的应用分析

对于堤防工程项目而言,运用深弧形防浪墙不但使工程经济成本下降,而且达到了良好的堤防景观营造成效。本文通过分析深弧型防浪墙结构形式与特点,结合浦东机场外侧滩涂促淤圈围工程-1#、2#围区圈围工程实例,系统分析了堤防工程当中深弧型防浪墙的合理运用策略。

基于贴体网格的VOF方法数模流场研究

提出了一种基于VOF方法的模拟具有复杂边界形状结构物附近流场的新算法,BFC-SIMPLE-VOF算法。采用坐标变换方法实现了任意复杂区域的结构化网格划分,在贴体网格下对二维不可压缩粘性流体的控制方程进行了离散。提出了基于交错网格的修正SIMPLE算法来迭代求解压力-速度场,修正了贴体坐标下的界面跟踪方法(VOF方法)。对带有弧形防浪墙的防波堤结构附近的流场和压力场进行了数值计算,并与在笛卡尔坐标网格下采用部分单元体近似描述结构物边界的原算法的计算结果进行了比较分析。