基于N-S方程的不同板式透空堤消浪性能数值研究

发布时间：2021-09-22 05:06

　　海洋中蕴含着各种的大量资源,海洋资源的开发已经成为了全球共识。我省为推动新旧动能转换,颁布“山东省海洋牧场建设规划（2017-2020）”着力要建设绿色生态的现代化海洋牧场。传统防波堤由于不利于水体交换,造价高、施工周期长、受水深和地质条件影响等问题,不适用于海洋牧场的保护,而板式透空堤具有造价低、便于施工、适用各种软土地基、适用于深海、并且有利于海洋牧场的水体交换等优点,能够解决以上缺点,能够对海洋牧场的保护起到有效的作用。本文采用速度造波方法模拟波浪生成,设置阻尼消波区域消除水槽尾部的波浪反射,采用N-S方程描述流体运动,运用VOF方法捕获流体的自由表面,并且基于有限体积法构建波与板式透空堤之间相互作用的数值模型。在应用试验结果验证其准确性的基础上,比较了不同板式透空堤对波浪的透射系数K_t、反射系数K_r、能耗系数K_d以及能量分布的影响。研究发现,双弧弧板式透空堤具有更好的消波能力,并对双层弧板式透空堤进行了深入研究。通过数值计算的结果,在本次数值模拟试验的条件范围内总体来看,双弧板式透空堤的K_t... 

【文章来源】：鲁东大学山东省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

空水槽模型示意图

图 2.1 空水槽模型示意图采用结构化网格来划分计算的区域，以静水面为界分 3 个区域（图 2.2）。区域 2 为静水面附近，为精细捕捉自由表面的位置进行网格加密处理，加密区网格尺寸为长 x=0.06m、宽 y=0.02m；区域 1 和区域 3 为非加密区，网格尺寸为长度x=0.06m、宽度 y=0.04m。

图 2.3 数值解和理论界的波浪历时的对比2.3.2 与前人数值模拟试验的对比验证为验证所建数值模型在计算平板式透空堤时的可靠性，本文根据 Guo 等[37]的双平板式透空堤试验设置相关参数。双平板板长等于 1m，板厚等于 0.01m，双平板间距等于 0.1m，采样时间间隔等于 0.02s。双平板式透空堤位于静水面下方，上层板顶部距离静水面 0.07m（图 2.4）。水深 d 为 0.48m，周期 T 为 1.8s，波高 H为 0.06m、0.08m、0.10m、0.12m、0.14m。采用本文所建数值模型计算透射系数结果与 Guo 等[37]的物模试验结果进行比较（图 2.5）可知，本文数值结果与 Guo 等[37]试验结果吻合良好，可见本文所建数值模型可用于开展平板式透空堤消浪性能的研究。

【参考文献】：
期刊论文
[1]透空式防波堤桩基受力分析研究[J]. 曲春晓.  工程技术研究. 2018(12)
[2]新型防波堤消浪特性数值模型的建立与验证[J]. 王飞.  珠江水运. 2018(14)
[3]桩基挡板透空堤与潜堤消浪特性数值计算研究[J]. 王炜,张金虹.  港工技术. 2018(02)
[4]规则波作用下透空格栅板式防波堤波浪力试验研究[J]. 程永舟,常佳夫,杨小桦,黄筱云.  海洋通报. 2016(06)
[5]基于FLUENT的波浪与透空堤相互作用的数值模拟研究[J]. 齐鲁尚,胡峥嵘.  中国水运(下半月). 2016(11)
[6]基于Bragg共振原理水面多重竖直板消浪性能实验研究[J]. 许玲,吴静萍,丁伟伟,邹早建,李廷秋.  水动力学研究与进展（A辑）. 2016(04)
[7]水下上弧形板结构的水动力特性研究[J]. 王科,施鹏飞,陈彧超,边疆,信晗,程小明.  船舶力学. 2016(05)
[8]基于Fluent的双侧挡浪板透空堤透浪特性的计算[J]. 邹恒,陈德春,闫少华.  水运工程. 2016(04)
[9]新型透空格栅板式防波堤消浪性能试验[J]. 程永舟,杨小桦,黄筱云,胡有川.  水利水电科技进展. 2016(02)
[10]斜向波浪作用下双层水平板式防波堤消防浪性能试验研究[J]. 顾倩,张宁川.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(02)

博士论文
[1]浮箱—水平板式浮防波堤水动力特性研究[D]. 董华洋.大连理工大学 2009
[2]波浪与浮式结构物相互作用的研究[D]. 郑艳娜.大连理工大学 2006
[3]快速多极子边界元方法在完全非线性水波问题中的应用[D]. 宁德志.大连理工大学 2006
[4]浮体在大幅波浪中的运动和荷载计算研究[D]. 钱昆.大连理工大学 2004



本文编号：3403193