双消浪室有顶板开孔沉箱数值研究

采用基于泰勒级数展开的CSPH(corrective smoothed particle hydrodynamics)方法和Riemann解改进了光滑粒子流体动力学(SPH)方法,模拟了波浪与双消浪室有顶板开孔沉箱的相互作用。通过与试验数据的对比,验证了数值方法的准确性和适用性。分析了顶板高度s、消浪室宽度B和开孔率μ等因素对沉箱附近波面η和水平波压力p的影响。结果表明:在计算波浪条件下,顶板高度s和开孔率μ是沉箱波面峰值的主要影响因素,而消浪室宽度B对波面峰值的影响较小;同时,随着顶板高度s的增加,静水位处前开孔板和后实体墙的波压力峰值均逐渐减小,而后开孔板的波压力峰值先减小后增大。此外,改进后的SPH方法还可用于研究水粒子的压力场和速度场的情况,追踪水粒子在不同位置、不同时刻的瞬时速度,描述水粒子的运动状态,为研究波浪和开孔沉箱的相互作用提供了有效手段。

基于SPH方法双消浪室开孔沉箱数值研究

基于修正光滑粒子法(CSPM)和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立模拟波浪与开孔沉箱相互作用的数值水槽模型,通过理论解和数值结果对比,验证其准确性。研究消浪室相对宽度B/L、相对波高H/L、相对水深d/L因素对双消浪室开孔沉箱的反射系数Kr以及静水位处所受的波压力p的影响,并对水粒子出入消浪室复杂的过程进行研究。结果表明,在研究工况下,消浪室相对宽度B/L与波压力p呈现非线性关系,反射系数Kr随着消浪室相对宽度B/L增加而减小;相对波高H/L对波压力p和反射系数Kr影响较小;随着相对水深d/L增加,波压力p逐渐减小,反射系数Kr表现为先减小后增大的非线性特征。前消浪室水粒子相对后消浪室运动情况更为剧烈,水平速度较垂直速度变化较大,在开孔位置附近水粒子速度变化明显。

多消浪室开孔沉箱消浪特性的数值模拟研究

本文基于雷诺平均的Navier-Stokes方程和k-ε模型求解湍流流动,采用流体体积法(Volume of Fluid,VOF)追踪自由表面运动,建立无反射波浪数值水槽,对多消浪室开孔沉箱的消浪特性进行数值模拟研究。将单消浪室和多消浪室开孔沉箱反射系数和结构前波面分布的数值分析结果与物理模型试验结果进行对比验证,两者符合良好。利用数值算例,研究多消浪室开孔沉箱的反射特性以及开孔结构附近的速度场和湍流强度分布。分析结果表明:波浪与开孔沉箱相互作用时,涡旋和湍动主要分布在开孔墙和消浪室内部自由表面附近;与单消浪室开孔沉箱相比,多消浪室开孔沉箱可以更有效的耗散波浪能量,降低结构的反射系数。本文分析结果可为开孔沉箱结构的工程设计提供参考依据。

新型超大型浮式海上基地消浪室方案试验研究

新型超大型浮式海上基地(VLFOB)设计采用了由两层直立开孔式消浪墙组成的消浪室结构。根据内、外消浪墙开孔率的不同,提出6组消浪室方案。通过模型试验研究,对比分析不同消浪室方案下的消波效率和VLFOB水动力性能,结果表明:一般地,消浪室开孔率越小,消波效率越高,VLFOB的纵荡幅值和系泊力越大,单体间连接载荷相对较大;相同消浪室方案下,入射波能级提高使得消波效率降低;采用内外开孔率分别为0.16和0.24的消浪室方案,不仅消波效率较高,而且单体间的连接载荷也较小。

双消浪室局部开孔沉箱防波堤反射特性的理论与试验研究

双消浪室局部开孔沉箱防波堤具有低反射、结构受力小、适宜较大水深和工程造价低等优点。为明确双消浪室局部开孔沉箱水动力特性的主要影响因素,采用理论分析和物理模型试验相结合的方法,对规则波和不规则波作用下双消浪室局部开孔沉箱防波堤的反射特性进行研究。基于势流理论,建立规则波和不规则波对局部开孔沉箱防波堤作用的三维解析解,采用二次压力损失边界条件考虑沉箱开孔墙对波浪运动的影响,利用周期性边界条件考虑防波堤结构沿长度方向的周期性变化。开展相应规则波和不规则波物理模型试验,验证理论模型的合理性。通过算例分析,研究不同波浪要素和结构参数对防波堤反射特性的影响。研究表明:双消浪室局部开孔沉箱相对消浪室宽度取值为0.08~0.20,沉箱前墙开孔率大于后墙开孔率时,防波堤在较大波浪频率范围内消波效果显著;当前后墙的开孔率相等时,防波堤反射系数的最小值随着开孔率增大而减小。

深圳妈湾电厂码头结构设计

深圳妈湾电厂码头工程包括2个5万吨级专用卸煤泊位,其码头使用荷载大:距码头前沿线33m起堆煤高度15m。码头结构采用对荷载适应性强的沉箱重力式。为减少码头前沿的反射波高,巧妙地在卸荷板和胸墙中设置进、出水孔和消浪室。并且对基槽开挖深度进行优化设计,取得了显著的经济效益。

开孔沉箱重力式码头施工技术及应用

旅顺某码头工程采用开孔沉箱结构,沉箱仓格填料上设置栅栏板,沉箱开孔结构上部在胸墙位置处对应设置消浪室。护舷处沉箱前壁局部与胸墙整体后浇筑,可保证护舷预埋件的安装精度。本文结合开孔沉箱重力式码头的结构特点,总结了其浮运安装工艺与一般沉箱码头的不同之处,可供类似工程提供参考。