斜坡堤越浪的三维数值模拟研究
发布时间：2021-01-29 20:42
斜坡堤是保护沿海地区免受风暴潮和波浪袭击的重要水工建筑物。波浪在传播过程中由于受到斜坡堤的阻碍,往往产生越浪现象,这将对堤体本身的稳定以及堤后设施产生影响,因此准确模拟斜坡堤越浪过程具有重要工程意义。以往的研究对于斜向波作用下的斜坡堤越浪研究还比较少,本文通过建立考虑孔隙渗流的数值波浪水槽,模拟研究了斜向波作用下扭王块体护面斜坡堤的越浪过程。主要工作和结论如下:（1）测试了不同时空步长对不规则波模拟结果的影响,数值波浪水槽较优空间步长和时间步长划分为:垂向在自由液面附近2倍有效波高内选取30个网格,其余垂向网格间距向上下两侧逐渐递增;水平方向步长为有效周期计算波长的1/200;最大时间步长可取为有效周期的1/50,由克朗数不超过0.5的动态时间步控制。（2）优化了孔隙渗流问题的参数设置,得出计算Darcy-Forchheimer方程中的线性项系数和非线性项系数时更适宜采用的经验公式,以及合适的湍流模型。（3）通过网格划分工具对斜坡堤外层扭王护面块体进行全尺度精细刻画模拟,研究了正向入射不规则波与扭王块体护面斜坡堤的相互作用。模型模拟实验室尺度及原型尺度斜坡堤得到的平均越浪量分别与试验结...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
求解多孔介质流的体积平均过程示意图
天津大学硕士学位论文10图2-2 体积平均区域与长度尺度定义示意图体积平均过程将 RANS 方程转化为 VA-RANS 方程。下文中，表面体积平均值是定义在总体积上的平均值（以 表示），液体体积平均值是定义在液体体积上的平均值（以 f表示）。标量、矢量和张量以 X 表示：1fVX XdVV (2-1)式中， X 指其表面体积平均值。同样地，液体体积平均值为：1ffVfX XdVV (2-2)两个平均值具有相关性：fX n X(2-3)式中，n 为孔隙率，由下式可得：/fn V V(2-4)对 X 求梯度，即体积平均算子定义如下：1 1 11fWWV V SSX XdV XdV X dAV V VX X dAV nn(2-5)其中
波浪理论适用范围示意图（引自文献[56]
【参考文献】：
期刊论文
[1]斜向规则波作用下斜坡堤波浪爬高试验研究[J]. 朱嘉玲,王震,孙天霆,王登婷,陈伟秋. 中国港湾建设. 2017(02)
[2]不规则波作用下斜坡堤越浪量试验研究[J]. 周雅,林登荣,李庆银,陈国平,严士常. 水道港口. 2016(04)
[3]斜坡堤后坡砌石护面稳定厚度的模型试验研究[J]. 陈伟秋,陈凌彦,王登婷,孙天霆,朱嘉玲. 水运工程. 2016(06)
[4]斜向波作用下斜坡堤平均越浪量的试验研究[J]. 朱嘉玲,王震,陈凌彦,孙天霆,王登婷. 水运工程. 2016(05)
[5]栅栏板护面斜坡堤越浪数值模拟研究[J]. 闫科谛,张庆河. 中国港湾建设. 2016(02)
[6]基于非静压方程的波浪与孔隙结构物相互作用模拟[J]. 邹国良,张庆河. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(01)
[7]晋江滨海新区护岸越浪量试验[J]. 陈佳琪,陈国平,高晨晨,严士常. 江南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[8]三维波流耦合水槽模拟模型[J]. 丁阳,马瑞,李宁. 工程力学. 2015(10)
[9]基于非静压方程的斜坡堤越浪数值模拟[J]. 吴辰,张庆河,张金凤,张娜. 港工技术. 2014(06)
[10]不同湍流模型在波浪水槽数值模拟中的应用与比较[J]. 路宽,齐连明,王鑫,韩林生,王花梅. 海洋通报. 2013(06)
博士论文
[1]非线性波浪与可渗结构相互作用的SPH模型[D]. 温鸿杰.大连理工大学 2016
[2]张力腿平台复杂动力响应及涡激特性研究[D]. 谷家扬.上海交通大学 2013
[3]斜向和多向不规则波在斜坡堤上越浪量的研究[D]. 李晓亮.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]非线性规则波与随机波沿多桩风电基础爬升以及对登陆平台砰击的数值模拟[D]. 李邦华.大连理工大学 2016
[2]海上风机基础结构波流荷载研究[D]. 管宁.天津大学 2014
[3]斜坡式防波堤越浪过程的SPH模拟[D]. 叶晓文.大连理工大学 2011
[4]基于OpenFOAM的数值造波与消波模型及其应用[D]. 查晶晶.上海交通大学 2011
[5]基于开源软件OpenFOAM的数值波浪水槽建立及应用[D]. 徐少鲲.天津大学 2008
本文编号：3007575
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
求解多孔介质流的体积平均过程示意图
天津大学硕士学位论文10图2-2 体积平均区域与长度尺度定义示意图体积平均过程将 RANS 方程转化为 VA-RANS 方程。下文中，表面体积平均值是定义在总体积上的平均值（以 表示），液体体积平均值是定义在液体体积上的平均值（以 f表示）。标量、矢量和张量以 X 表示：1fVX XdVV (2-1)式中， X 指其表面体积平均值。同样地，液体体积平均值为：1ffVfX XdVV (2-2)两个平均值具有相关性：fX n X(2-3)式中，n 为孔隙率，由下式可得：/fn V V(2-4)对 X 求梯度，即体积平均算子定义如下：1 1 11fWWV V SSX XdV XdV X dAV V VX X dAV nn(2-5)其中
波浪理论适用范围示意图（引自文献[56]
【参考文献】：
期刊论文
[1]斜向规则波作用下斜坡堤波浪爬高试验研究[J]. 朱嘉玲,王震,孙天霆,王登婷,陈伟秋. 中国港湾建设. 2017(02)
[2]不规则波作用下斜坡堤越浪量试验研究[J]. 周雅,林登荣,李庆银,陈国平,严士常. 水道港口. 2016(04)
[3]斜坡堤后坡砌石护面稳定厚度的模型试验研究[J]. 陈伟秋,陈凌彦,王登婷,孙天霆,朱嘉玲. 水运工程. 2016(06)
[4]斜向波作用下斜坡堤平均越浪量的试验研究[J]. 朱嘉玲,王震,陈凌彦,孙天霆,王登婷. 水运工程. 2016(05)
[5]栅栏板护面斜坡堤越浪数值模拟研究[J]. 闫科谛,张庆河. 中国港湾建设. 2016(02)
[6]基于非静压方程的波浪与孔隙结构物相互作用模拟[J]. 邹国良,张庆河. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(01)
[7]晋江滨海新区护岸越浪量试验[J]. 陈佳琪,陈国平,高晨晨,严士常. 江南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[8]三维波流耦合水槽模拟模型[J]. 丁阳,马瑞,李宁. 工程力学. 2015(10)
[9]基于非静压方程的斜坡堤越浪数值模拟[J]. 吴辰,张庆河,张金凤,张娜. 港工技术. 2014(06)
[10]不同湍流模型在波浪水槽数值模拟中的应用与比较[J]. 路宽,齐连明,王鑫,韩林生,王花梅. 海洋通报. 2013(06)
博士论文
[1]非线性波浪与可渗结构相互作用的SPH模型[D]. 温鸿杰.大连理工大学 2016
[2]张力腿平台复杂动力响应及涡激特性研究[D]. 谷家扬.上海交通大学 2013
[3]斜向和多向不规则波在斜坡堤上越浪量的研究[D]. 李晓亮.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]非线性规则波与随机波沿多桩风电基础爬升以及对登陆平台砰击的数值模拟[D]. 李邦华.大连理工大学 2016
[2]海上风机基础结构波流荷载研究[D]. 管宁.天津大学 2014
[3]斜坡式防波堤越浪过程的SPH模拟[D]. 叶晓文.大连理工大学 2011
[4]基于OpenFOAM的数值造波与消波模型及其应用[D]. 查晶晶.上海交通大学 2011
[5]基于开源软件OpenFOAM的数值波浪水槽建立及应用[D]. 徐少鲲.天津大学 2008
本文编号：3007575
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