基于非线性压力损失边界条件的半圆型开孔潜堤水动力特性解析研究

发布时间：2021-06-01 07:57

　　基于势流理论,对半圆型开孔潜堤在波浪作用下的水动力特性进行解析研究。利用多极子展开法和分离变量法,在极坐标系下建立半圆型开孔潜堤内外流场的速度势表达式,通过迭代匹配求解开孔板处的非线性压力损失边界条件,确定速度势表示式中的展开系数,计算反射系数、透射系数、波浪力等水动力参数。将水动力参数的解析计算结果与分区边界元法的数值计算结果进行对比,符合良好。通过算例分析,明确了潜堤半径、开孔率等对反射系数,透射系数和波浪力的影响规律。研究结果可为半圆型防波堤的工程设计提供有效指导。 

【文章来源】：中国海洋大学学报(自然科学版). 2020,50(10)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

波浪对半圆型开孔潜堤作用示意图

将本文解析解的水动力参数计算结果与Liu和Li[20]所建立的分区边界元方法的数值计算结果进行了对比。图2给出了半圆型开孔潜堤的反射系数CR和透射系数CT在以上两种方法中的计算结果,计算条件为:半径a=0.7h,波高H=0.1h,开孔率ε=20%,板厚b=0.03h,射流系数μ=0.35。分区边界元方法中将流场边界离散为2 300个边界单元(直线段),计算结果收敛。图2中曲线代表本文解析解的计算结果,点代表分区边界元方法的计算结果。可以看出:两种不同方法的计算结果一致,表明本文解析解的求解过程是正确的。3 算例讨论

图3和4分别给出了半圆型开孔潜堤的相对半径a/h对反射系数CR和透射系数CT的影响,计算中取开孔率ε=20%。从图3可以看出:随着无因次波数kh的增大,潜堤的反射系数CR先增大后减小,在kh=0.5左右达到最大值;随着a/h的增大,CR的最大值不断增大。从图4可以看出:随着波数的增大,潜堤透射系数CT先减小后增大;随着a/h的增大,透射系数CT显著减小,并且这一趋势在波数较大时更为明显。这说明在水深恒定时,增大潜堤半径可以显著减小波浪透射,提高潜堤的掩护效果。图4 潜堤相对半径a/h对CT的影响(ε=20%)

【参考文献】：
期刊论文
[1]半圆形防波堤的设计和研究进展[J]. 谢世楞.  中国工程科学. 2000(11)



本文编号：3209991