经济高效型浮式防波堤设计及性能分析

发布时间：2020-07-08 15:31

【摘要】：防波堤是一种重要的近海防护工程结构物,具有抵御波浪的作用,可保护防护水域内船舶和其他海洋结构物的安全。传统防波堤为坐底式防波堤,消波性能优异,但其工程造价随水深的增加而急剧增大,且对地基要求较高,易导致海底淤泥堆积。与坐底式防波堤相比,浮式防波堤拓宽了防波堤的应用范围,具有工程造价低、建造简单、布置便捷、允许水质交换等优点,已受到越来越多学者和研究人员的关注。因此,新型浮式防波堤的开发和研究是十分必要的。本文针对海上施工掩护,设计了造价低廉、可快速拆装和重复使用的经济高效型浮式防波堤并对其水动力性能和消波性能进行了数值研究。本文的主要研究内容包括:1.在现有浮式防波堤构型设计基础上,针对海上施工掩护防浪消波技术需求,设计了三种不同构型的经济高效型浮式防波堤,分别为箱式、圆角箱式和椭圆式,并根据设计海况、消浪指标、工程造价和安装效率等设计要素,确定了主尺度参数。2.基于粘性流体理论,采用STAR-CCM+建立二维数值波浪水槽,对规则波进行数值模拟并将波浪计算值与理论值进行对比,验证了数值波浪水槽的正确性。在此基础上,建立箱型浮式防波堤的二维数值模型,计算得到箱型浮式防波堤的透射系数和横荡、垂荡、横摇RAOs,并将数值结果与试验结果进行对比,验证了浮式防波堤数值计算方法的正确性。3.基于数值波浪水槽和浮式防波堤数值计算方法的研究及验证,对三种不同构型的经济高效型浮式防波堤水动力性能和消波性能开展研究,分析了入射波高和波长的变化对三种不同构型的经济高效型浮式防波堤运动响应和透射系数的影响,同时以箱式经济高效型浮式防波堤为例,观察了浮式防波堤周边自由液面的变化情况,并分析了其消波机理。4.基于现有浮式防波堤现场安装技术,结合经济高效型浮式防波堤设计特点,针对吊装、定位、抛锚以及单体安装顺序和系泊缆安装顺序等多个关键技术问题,提出了一套快速、安全、高效的经济高效型浮式防波堤现场安装技术方案。结果表明,本文所提出的数值计算方法能够精确地模拟浮式防波堤的水动力性能和消波性能。箱式经济高效型浮式防波堤的消波性能优于圆角箱式和椭圆式经济高效型浮式防波堤,并满足经济高效型浮式防波堤消浪指标。因此,本文确定箱式为经济高效型浮式防波堤的最终构型。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U656.2
【图文】：

浮式防波堤,经济高效,系泊缆,单体

图 6.7 经济高效型浮式防波堤最中间单体系泊缆安装顺序Fig.6.7 Mooring lines installation order of the middle floating body连接结构安装济高效型浮式防波堤最中间单体系泊系统安装完成后，可依次安装两侧统。但在此之前，应首先将两侧单体与最中间单体进行连接，即连接结构6.8 所示，1 号单体作为整个经济高效型浮式防波堤的基准已完成了系泊系，2 号单体也完成了吊装下水和充气注水等工作并由拖船 1、2 和 4 根缆安装地点，拖船 3 采用顶推方式逐渐将 2 号单体推向 1 号单体，以减少的相对运动，加快连接结构的安装。箱式经济高效型浮式防波堤的缆绳留了用于连接的活性卸扣，当 2 号单体靠近 1 号单体后，应将 1、2 号单个活性卸扣相连接。重复以上步骤直至连接结构安装工作完成。

连接结构,单体

图 6.8 连接结构安装Fig.6.8 Installation of connecting structure旁侧单体预抛锚并进行初步系泊定位号单体和 2 号单体连接结构安装完成后，应对 2 号单体进行系泊系统安安装操作与 1 号单体基本一致，但应注意此时 2 号单体一端已与 1 号单端进行了连接，所以应优先安装未连接一端的迎浪端系泊缆。具体各系如图 6.9 所示。复以上步骤，直至所有单体安装完成。应注意单体安装顺序应以最中间分别向两侧依次安装，安装顺序如图 6.10 所示。

单体,系泊缆,安装顺序,浮式防波堤

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