矩形箱式浮防波堤水动力特性试验研究

研究一种可应用于维护网箱养殖区域安全的浮式防波堤——矩形箱式浮防波堤。通过实验室物理模型试验研究了规则波作用下几种不同相对拖地系数的矩形箱式浮防波堤的透射系数、运动响应和锚链力。探讨了相对宽度和相对拖地系数对透射系数和运动响应及锚链力的影响。试验结果表明,相对拖地系数为0的模型透射系数在0.38-0.87,消波效果理想,但锚链力较其他相对拖地系数不为0的模型大。试验研究为深水网箱养殖区箱式浮防波堤的设计和安装提供参考和依据。

双浮筒-水平板式浮防波堤性能研究

应用边界元方法研究了时域内的波浪与双浮筒-水平板式浮防波堤相互作用的问题。采用静态悬链线法计算锚链力。通过刚体的时域运动方程求解出双浮筒-水平板式浮防波堤的运动响应，进而求得透射系数和锚链力。与实验结果对比，吻合较好。比较了双浮筒-水平板式浮防波堤与单一方箱-水平板式浮防波堤的水动力特性，结果表明在长波（W／L〈0．15）作用下，双浮筒-水平板式浮防波堤与单一方箱-水平板式浮防波堤相比，透射系数较小。

网箱式浮防波堤消浪效果的数值研究

文章提出了一种新型的网箱式浮防波堤,为了研究其消浪性能及影响因素,采用FLOW-3D软件对其进行了数值研究。模拟过程中消能网采用多孔介质进行模拟,波浪采用5阶斯托克斯波。计算了相对宽度、相对吃水、消能网间距和孔隙率对浮防波堤消浪效果的影响规律。通过数值分析得到:针对本文计算的波浪条件、模型及计算范围,相对宽度、相对吃水和孔隙率对网箱式浮防波堤的消浪效果影响相对较大,而消能网间距对浮防波堤的消浪效果影响相对较小。其中消浪效果与相对宽度、相对吃水呈正相关,与消能网间距和孔隙率呈负相关。

规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤水动力特性的数值模拟

浮防波堤主要有锚链锚泊和导桩锚泊两种锚泊方式,两种锚泊方式的浮体的运动响应不同,消波效果和水动力特性也不同。该文基于Navier-Stokes方程,采用紧致差分格式CIP(constrained interpolation profile)离散控制方程的对流项,以多相流和浸没边界IB(immersed boundary)的方法处理流体间和固体间的相互作用,以此建立二维数值模型研究规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤的水动力特性。运用建立的数值模型研究了导桩锚泊的浮防波堤的垂向运动响应、波浪力和波浪力矩随相对宽度的变化趋势,通过与现有的物理模型试验结果比较,表明所建立的数值模型能够模拟规则波作用下导桩锚泊的浮防波堤的运动响应和受力特性。

新型带反浪弧浮箱式防波堤消浪特性的数值和试验研究

基于δ-SPH方法(Smoothed Particle Hydrodynamics;光滑粒子流体动力学方法),建立了波浪与浮式防波堤相互作用的数值模型,开展了波浪与新型带反浪弧浮箱式防波堤相互作用的物理模型试验,利用模型试验结果验证了数值模拟结果的合理性。通过改变波浪参数和锚链长度,对比分析了带反浪弧浮箱式防波堤和矩形浮箱式防波堤的透射系数、反射系数、运动响应及流场特性,探讨了带反浪弧浮箱式防波堤的消浪机理。研究表明:新型带反浪弧浮箱式防波堤对较长周期波浪具有更好的掩护效果;与矩形浮箱式防波堤相比,带反浪弧浮箱式防波堤在波浪作用下会产生更多的涡旋,耗散更多的波浪能量;当锚链为部分拖地状态时,继续增大锚链长度对两种浮式防波堤运动响应和透射系数影响较小。

波陡对双排可调节浮箱式防波堤消能效果的影响

基于双排可调节浮箱式防波堤消浪特性试验研究中物理模型试验数据,文章进一步分析了波浪要素——波陡对于双排可调节浮式防波堤消浪效果的影响,通过对不同波浪要素下的波浪投射系数进行整合分析,得到其随入射波波陡的变化规律。用MATLAB编辑程序计算得出不同波陡对应的透射系数,并进行精确拟合得出波陡与投射系数关系,即随着波陡的变大,透射系数是逐渐递减的。

不同固定方式下浮箱防波堤消浪性能的试验研究

浮箱防波堤的波浪透射系数与浮箱锚固方式、宽度、吃水深度、锚链张力等因素有关,文中运用室内波浪水槽模型试验的方法,为解决实际工程,对不同连接方式下防波堤消浪性能进行对比研究,结果表明:相比较弹簧锚固和桩基连接,高弹性锚索锚固方式下,波浪透射系数最小,防波堤未出现剧烈晃动和翻滚现象,仅出现少量平移,其消浪性能最好。