单层弧板式防波堤结构消浪性能数值研究
发布时间：2020-12-23 23:28
防波堤对抵御波浪入侵破坏有很重要的作用。传统防波堤虽然有良好的消浪效果,但存在施工技术复杂、施工周期长、造价高、未合理运用材料等一些问题,而新型板式防波堤可以很好的合理弥补上述问题。新型板式结构的防波堤具有造价成本低廉、结构简易以及对海洋环境的损坏减小到最低等优点,并且我们还可以根据所收集有关海域的波浪要素可将板式防波堤设置在深海、近海岸和港口等涉海地区用来防止波浪对水工建筑物、海岸线和停泊物等的侵蚀。所以新型板式结构的防波堤得到越来越多学者的关注、探究和创新。本文将依据单层平板结构的防波堤,应用有限体积方法探讨研究单层弧板式（下弧板和上弧板）防波堤和单层水平板式防波堤在不同出水状态下的消浪性能的差异,通过研究比较分析单层弧板（下弧板和上弧板）防波堤的消浪优势和适用范围。论文应用Fluent软件采用N-S动量方程编制UDF程序构建黏性波浪水槽。通过设定监测点验证数值结果与理论结果有良好的拟合效果,并且模拟的水平板与波浪相互作用的结果与前人结果变化趋势大体一致,从而证明数值水槽的可行性。分析规则波对3种结构型式防波堤的相互作用,讨论相对波高、相对板宽、相对潜深和波陡对其消浪性能的影响,以...
【文章来源】：鲁东大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２空水槽部分网格示意图??在计算中，压力设置为一个标准大气压，工作的外部空气密度为１．２２５ｋｇ／ｍ２，??
通过ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ（Ｆｈｉｉｄ?Ｆｌｏｗ?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）建立二维数值平面水槽。本文??规定数模切面水槽的长为６０ｍ，高为２ｍ。水深为ｌｍ，上部空气也为ｌｍ。水槽??示意图如图２．１所示。??ａｉｒ??２ｍ??％￣??—?Ｘ??ｗａｔｅｒ?１?ｍ??Ｖ??｜?土??＜?＞??６０ｍ??图２．１数值水槽示意图??因为运用不可压缩黏性流体进行数值计算，所以选用有限体积法进行离散。??首先要将计算区域划分为网格，然后将控制方程离散在网格上，为确保无重合网??格，本文二维数值水槽划分的网格全部采用分块结构网格，网格形状为四边形。??各种算例遵循网格划分原则为．？在静水面和防波堤模型附近进行网格加密。对于??空水槽在静水面上下ｌ〇ｃｍ处进行加密，加密网格块２尺寸为长ｘ＝６ｃｍ、宽ｙ＝２ｃｍ，??其余非加密区网格块１、块３尺寸为长ｘ＝６ｃｍ、宽ｙ＝４ｃｍ?（图２．２）。此划分网格??计算开销适中，且满足精度要求。??１?＇，＇钃??ｎｖｉ?１?－：．：：－；?：：＇；．：?■?■?？?■．?：ｖｒ：：：?：：：?：：?：＇?■?：；?；：?：?：Ｈ?：?：：?；＇?：?ｉ：；?：：?：！?；?－?；：?■?；ｌ?／?：?：?；?？?：；：?ＺＩ：：：：??．?．．?￣ｔ??图２．２空水槽部分网格示意图??在计算中，压力设置为一个标准大气压，工作的外部空气密度为１．２２５ｋｇ／ｍ２，??重力加速度为９．８１ｍ／ｓ２
＇?６０；?＾??图２．３二维空水槽示意图??压力速度耦合方法采用ＰＩＳＯ算法，时间项采用二阶隐式差分法，应用ＵＤＦ??设定相应的边界条件：水槽左端设置为速度入口（ｉｎｌｅｔ），设定入口初始法向速??度为０；设定右端为压力出口（ｏｕｔｌｅｔ），设置初始总压力与静压力都为０，即可??表示为一个大气压；底部边界默认为壁面。在整个计算区域中，水平面以下（ｌｍ??水深）的体积分数为１，水平面以上（空气）体积分数为０。采集间隔为０．００１，??总时间步为５００００次，直至波浪场平稳。??２．２．２历时曲线的监测及验证??为得到自由表面某点波高的波动历时曲线，首先需要验证在空水槽中可以产??生稳定的波浪场，在Ｆｌｕｅｎｔ软件的Ｓｕｒｆａｃｅ选项中先定义监测的位置，然后在??Ｓｏｌｖｅ—Ｍｏｎｉｔｏｒ—Ｓｕｒｆａｃｅ?中监测并输出。??选取波高／／＝〇．ｌｍ、水深卢ｌｍ和周期ｒ＝］．８ｓ的规则波浪来进行水槽造、消??波稳定性的验证。在距离造波位置处ｘ＝１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍ、５７ｍ＃?５９．５ｍ处??设定监测点（如图２．４）。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]畸形波作用下双层水平板防波堤压力分布特性研究[J]. 顾倩,张宁川. 海洋学报. 2017(05)
[2]T型开孔防波堤消波性能研究[J]. 刘宏霄,董国海,许条建. 中国水运(下半月). 2017(04)
[3]不同型式斜坡堤弧形胸墙波浪压力的试验研究[J]. 李雪艳,王庆,范庆来,王岗. 海洋通报. 2016(06)
[4]基于FLUENT的内孤立波质量源造波方法[J]. 姜海,郭海燕,张林,王伟. 海洋与湖沼. 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]中国海岸带淹没和侵蚀重大灾害及减灾策略[J]. 尤再进. 中国科学院院刊. 2016(10)
[7]基于Fluent软件二维数值波浪水槽的研究[J]. 郑艳娜,刘卓,陈昌平,张佳星. 中国海洋平台. 2015(06)
[8]数值造波技术发展现状及展望[J]. 邓绍云. 水利科技与经济. 2015(04)
[9]水波色散方程的直接求解方法[J]. 张益,刘勇. 水道港口. 2015(01)
[10]圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究[J]. 潘春昌,王国玉,任冰,王永学. 海洋工程. 2014(04)
博士论文
[1]双层水平板防波堤水动力特性研究[D]. 李靖波.大连理工大学 2014
[2]特种防波堤结构型式及水动力特性研究[D]. 王国玉.大连理工大学 2005
[3]人、反射波浪的分离与反射系数的研究[D]. 邵利民.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]矩形方箱浮式防波堤水动力特性数值模拟研究[D]. 向美焘.重庆交通大学 2016
[2]淹没水平板消波性能的SPH分析[D]. 李文博.大连理工大学 2015
[3]淹没水平板消浪效果试验研究[D]. 张美林.大连理工大学 2015
[4]多层圆弧板透空式防波堤水动力特性试验研究[D]. 潘春昌.大连理工大学 2014
[5]Fluent UDF方法在数值波浪水槽中的应用研究[D]. 辛颖.大连理工大学 2013
[6]浅淹没型双层水平板防波堤水动力特性研究[D]. 林玉芳.大连理工大学 2012
[7]二维数值波浪水池研究[D]. 孙哲.哈尔滨工程大学 2012
[8]基于Fluent的波浪辐射与绕射问题数值模拟研究[D]. 胡俊明.哈尔滨工程大学 2011
[9]天津港南防波堤工程建设研究[D]. 马红玲.天津大学 2010
[10]双层水平板型防波堤水动力特性研究[D]. 谷文强.大连理工大学 2009
本文编号：2934532
【文章来源】：鲁东大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２空水槽部分网格示意图??在计算中，压力设置为一个标准大气压，工作的外部空气密度为１．２２５ｋｇ／ｍ２，??
通过ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ（Ｆｈｉｉｄ?Ｆｌｏｗ?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）建立二维数值平面水槽。本文??规定数模切面水槽的长为６０ｍ，高为２ｍ。水深为ｌｍ，上部空气也为ｌｍ。水槽??示意图如图２．１所示。??ａｉｒ??２ｍ??％￣??—?Ｘ??ｗａｔｅｒ?１?ｍ??Ｖ??｜?土??＜?＞??６０ｍ??图２．１数值水槽示意图??因为运用不可压缩黏性流体进行数值计算，所以选用有限体积法进行离散。??首先要将计算区域划分为网格，然后将控制方程离散在网格上，为确保无重合网??格，本文二维数值水槽划分的网格全部采用分块结构网格，网格形状为四边形。??各种算例遵循网格划分原则为．？在静水面和防波堤模型附近进行网格加密。对于??空水槽在静水面上下ｌ〇ｃｍ处进行加密，加密网格块２尺寸为长ｘ＝６ｃｍ、宽ｙ＝２ｃｍ，??其余非加密区网格块１、块３尺寸为长ｘ＝６ｃｍ、宽ｙ＝４ｃｍ?（图２．２）。此划分网格??计算开销适中，且满足精度要求。??１?＇，＇钃??ｎｖｉ?１?－：．：：－；?：：＇；．：?■?■?？?■．?：ｖｒ：：：?：：：?：：?：＇?■?：；?；：?：?：Ｈ?：?：：?；＇?：?ｉ：；?：：?：！?；?－?；：?■?；ｌ?／?：?：?；?？?：；：?ＺＩ：：：：??．?．．?￣ｔ??图２．２空水槽部分网格示意图??在计算中，压力设置为一个标准大气压，工作的外部空气密度为１．２２５ｋｇ／ｍ２，??重力加速度为９．８１ｍ／ｓ２
＇?６０；?＾??图２．３二维空水槽示意图??压力速度耦合方法采用ＰＩＳＯ算法，时间项采用二阶隐式差分法，应用ＵＤＦ??设定相应的边界条件：水槽左端设置为速度入口（ｉｎｌｅｔ），设定入口初始法向速??度为０；设定右端为压力出口（ｏｕｔｌｅｔ），设置初始总压力与静压力都为０，即可??表示为一个大气压；底部边界默认为壁面。在整个计算区域中，水平面以下（ｌｍ??水深）的体积分数为１，水平面以上（空气）体积分数为０。采集间隔为０．００１，??总时间步为５００００次，直至波浪场平稳。??２．２．２历时曲线的监测及验证??为得到自由表面某点波高的波动历时曲线，首先需要验证在空水槽中可以产??生稳定的波浪场，在Ｆｌｕｅｎｔ软件的Ｓｕｒｆａｃｅ选项中先定义监测的位置，然后在??Ｓｏｌｖｅ—Ｍｏｎｉｔｏｒ—Ｓｕｒｆａｃｅ?中监测并输出。??选取波高／／＝〇．ｌｍ、水深卢ｌｍ和周期ｒ＝］．８ｓ的规则波浪来进行水槽造、消??波稳定性的验证。在距离造波位置处ｘ＝１０ｍ、２０ｍ、３０ｍ、４０ｍ、５７ｍ＃?５９．５ｍ处??设定监测点（如图２．４）。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]畸形波作用下双层水平板防波堤压力分布特性研究[J]. 顾倩,张宁川. 海洋学报. 2017(05)
[2]T型开孔防波堤消波性能研究[J]. 刘宏霄,董国海,许条建. 中国水运(下半月). 2017(04)
[3]不同型式斜坡堤弧形胸墙波浪压力的试验研究[J]. 李雪艳,王庆,范庆来,王岗. 海洋通报. 2016(06)
[4]基于FLUENT的内孤立波质量源造波方法[J]. 姜海,郭海燕,张林,王伟. 海洋与湖沼. 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]中国海岸带淹没和侵蚀重大灾害及减灾策略[J]. 尤再进. 中国科学院院刊. 2016(10)
[7]基于Fluent软件二维数值波浪水槽的研究[J]. 郑艳娜,刘卓,陈昌平,张佳星. 中国海洋平台. 2015(06)
[8]数值造波技术发展现状及展望[J]. 邓绍云. 水利科技与经济. 2015(04)
[9]水波色散方程的直接求解方法[J]. 张益,刘勇. 水道港口. 2015(01)
[10]圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究[J]. 潘春昌,王国玉,任冰,王永学. 海洋工程. 2014(04)
博士论文
[1]双层水平板防波堤水动力特性研究[D]. 李靖波.大连理工大学 2014
[2]特种防波堤结构型式及水动力特性研究[D]. 王国玉.大连理工大学 2005
[3]人、反射波浪的分离与反射系数的研究[D]. 邵利民.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]矩形方箱浮式防波堤水动力特性数值模拟研究[D]. 向美焘.重庆交通大学 2016
[2]淹没水平板消波性能的SPH分析[D]. 李文博.大连理工大学 2015
[3]淹没水平板消浪效果试验研究[D]. 张美林.大连理工大学 2015
[4]多层圆弧板透空式防波堤水动力特性试验研究[D]. 潘春昌.大连理工大学 2014
[5]Fluent UDF方法在数值波浪水槽中的应用研究[D]. 辛颖.大连理工大学 2013
[6]浅淹没型双层水平板防波堤水动力特性研究[D]. 林玉芳.大连理工大学 2012
[7]二维数值波浪水池研究[D]. 孙哲.哈尔滨工程大学 2012
[8]基于Fluent的波浪辐射与绕射问题数值模拟研究[D]. 胡俊明.哈尔滨工程大学 2011
[9]天津港南防波堤工程建设研究[D]. 马红玲.天津大学 2010
[10]双层水平板型防波堤水动力特性研究[D]. 谷文强.大连理工大学 2009
本文编号：2934532
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2934532.html
