波浪及波流叠加对齿型构件导流堤作用力的数值模拟研究
发布时间：2021-08-24 10:14
齿型构件混合堤,是长江南京以下深水航道一期工程太仓南通段中采用的新型构件混合堤,其应用和研究均处于初期阶段,对于这种齿型构件混合堤翻坝波浪力相关的理论或经验公式还需进一步验证,而且对于作用在齿型构件上的压强分布情况及构件对波流流场的影响均没有足够清楚的认识。因此为推广该新型结构,必须深入研究该齿型构件混合堤在波浪作用下的受力特性以及其对波浪流场的影响。本文基于流体动力学计算软件Flow3D,建立了模拟波浪与齿形构件相互作用的三维数值波浪水池,模型采用TruVOF法进行自由表面追踪,并使用斜坡孔隙结构与出流边界相结合进行消波,经验证模型具有较好的造波和消波效果,能很好地模拟三维波浪传播。提取作用在齿型构件上的波浪力,并与理论公式计算所得波浪力进行对比,同时,同时分析一个波浪力周期节点时刻翻坝波浪自由液面及流场的变化。结果表明,所建的三维数值波浪水池能准确计算出作用在齿形构件上的波浪力,并且能很好地模拟齿形构件附近自由液面和流场的变化以及作用在齿形构件表面的压强分布变化。为了进一步研究齿型构件混合堤在波浪作用下的受力特性,采用控制单一变量法,分别对不同波高、不同波长、...
【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】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿型构件混合堤
第 3 章 数值波浪水槽的建立及验证根据图 3-1 和图 3-2 中各尺寸，而且为了更好地研究齿型构件的受力，取极端情况建模，即忽略边坡抛石，只考虑堤心石作为堤身的基床。因为整个堤身的长度比齿型构件的尺度大很多，考虑齿型构件的典型受力及减少网格数量，降低运算成本，假定堤身轴线为无限长，取 1/2 齿型构件宽度的堤身中间段作为研究对象，堤身模型如图 3-3 所示。
第 3 章 数值波浪水槽的建立及验证也不能一味地降低斜坡坡度来获得更好的消波效果，本文取推荐坡度值 1：3。孔隙结构后水域宽度变化对反射系数影响不大，取 0.3 倍波长。以波长 20m，水深 7.5m 为例，构建数值波浪水槽，其长宽高分别为 160m×3.1m×9m, 设置一个斜坡坡度 m 为 1：3，高 h=12m，直线段长 S=20m 的斜坡式孔隙结构。结构后水域宽度 B=6m，结构形状尺寸示意如图 3-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFX的齿型构件混合堤翻坝水流力分析[J]. 贝建忠,孙克俐,李元音,马燕. 港工技术. 2017(01)
[2]混合堤结构在航道整治工程中的应用[J]. 袁立莎,赵津平,李元音,马燕,王美茹. 港工技术. 2015(06)
[3]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)
[4]基于FLOW-3D的三维数值波流水槽的构建及应用研究[J]. 侯勇俊,熊烈,何环庆,杨晖. 海洋科学. 2015(09)
[5]长江12.5m深水航道一期工程整治建筑物堤身新型构件试验研究[J]. 佟德胜,毕琳,侯树强,王海龙. 中国港湾建设. 2014(09)
[6]两层流体中内孤立波质量源数值造波方法[J]. 王旭,林忠义,尤云祥. 上海交通大学学报. 2014(06)
[7]海啸波浪作用下开洞对结构受力性能影响的有限元分析[J]. 王铁成,高振兰,赵海龙. 建筑结构学报. 2014(04)
[8]长江南京以下12.5m深水航道一期工程通州沙河段齿坝方案研究[J]. 沈淇,吴华林,刘高峰,万远扬,顾峰峰. 水运工程. 2013(04)
[9]Wave-current interaction with a vertical square cylinder at different Reynolds numbers[J]. Azhen Kang,Bing Zhu. Journal of Modern Transportation. 2013(01)
[10]波浪与透空式水平板相互作用数值模拟研究[J]. 张婷,张庆河,黄锦林. 广东水利水电. 2013(01)
博士论文
[1]沙质海滩侵蚀与近岸人工沙坝防护技术研究[D]. 赵多苍.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]自升式平台圆柱桩腿局部冲刷的数值模拟研究[D]. 熊烈.西南石油大学 2015
[2]波流与潜体相互作用的非线性数值模拟[D]. 林红星.大连理工大学 2014
[3]三维数值波浪水槽的构建及其应用研究[D]. 相昌盛.中国海洋大学 2013
[4]海上风电支撑结构波浪力及基础冲刷的三维数值模拟研究[D]. 赵雁飞.天津大学 2010
[5]波浪的三维数值模拟及其应用[D]. 张婷.天津大学 2009
[6]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
[7]用三维雷诺时均模型模拟小尺度组合桩柱上的波浪力[D]. 杨晨.天津大学 2006
本文编号：3359797
【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】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齿型构件混合堤
第 3 章 数值波浪水槽的建立及验证根据图 3-1 和图 3-2 中各尺寸，而且为了更好地研究齿型构件的受力，取极端情况建模，即忽略边坡抛石，只考虑堤心石作为堤身的基床。因为整个堤身的长度比齿型构件的尺度大很多，考虑齿型构件的典型受力及减少网格数量，降低运算成本，假定堤身轴线为无限长，取 1/2 齿型构件宽度的堤身中间段作为研究对象，堤身模型如图 3-3 所示。
第 3 章 数值波浪水槽的建立及验证也不能一味地降低斜坡坡度来获得更好的消波效果，本文取推荐坡度值 1：3。孔隙结构后水域宽度变化对反射系数影响不大，取 0.3 倍波长。以波长 20m，水深 7.5m 为例，构建数值波浪水槽，其长宽高分别为 160m×3.1m×9m, 设置一个斜坡坡度 m 为 1：3，高 h=12m，直线段长 S=20m 的斜坡式孔隙结构。结构后水域宽度 B=6m，结构形状尺寸示意如图 3-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFX的齿型构件混合堤翻坝水流力分析[J]. 贝建忠,孙克俐,李元音,马燕. 港工技术. 2017(01)
[2]混合堤结构在航道整治工程中的应用[J]. 袁立莎,赵津平,李元音,马燕,王美茹. 港工技术. 2015(06)
[3]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)
[4]基于FLOW-3D的三维数值波流水槽的构建及应用研究[J]. 侯勇俊,熊烈,何环庆,杨晖. 海洋科学. 2015(09)
[5]长江12.5m深水航道一期工程整治建筑物堤身新型构件试验研究[J]. 佟德胜,毕琳,侯树强,王海龙. 中国港湾建设. 2014(09)
[6]两层流体中内孤立波质量源数值造波方法[J]. 王旭,林忠义,尤云祥. 上海交通大学学报. 2014(06)
[7]海啸波浪作用下开洞对结构受力性能影响的有限元分析[J]. 王铁成,高振兰,赵海龙. 建筑结构学报. 2014(04)
[8]长江南京以下12.5m深水航道一期工程通州沙河段齿坝方案研究[J]. 沈淇,吴华林,刘高峰,万远扬,顾峰峰. 水运工程. 2013(04)
[9]Wave-current interaction with a vertical square cylinder at different Reynolds numbers[J]. Azhen Kang,Bing Zhu. Journal of Modern Transportation. 2013(01)
[10]波浪与透空式水平板相互作用数值模拟研究[J]. 张婷,张庆河,黄锦林. 广东水利水电. 2013(01)
博士论文
[1]沙质海滩侵蚀与近岸人工沙坝防护技术研究[D]. 赵多苍.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]自升式平台圆柱桩腿局部冲刷的数值模拟研究[D]. 熊烈.西南石油大学 2015
[2]波流与潜体相互作用的非线性数值模拟[D]. 林红星.大连理工大学 2014
[3]三维数值波浪水槽的构建及其应用研究[D]. 相昌盛.中国海洋大学 2013
[4]海上风电支撑结构波浪力及基础冲刷的三维数值模拟研究[D]. 赵雁飞.天津大学 2010
[5]波浪的三维数值模拟及其应用[D]. 张婷.天津大学 2009
[6]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
[7]用三维雷诺时均模型模拟小尺度组合桩柱上的波浪力[D]. 杨晨.天津大学 2006
本文编号：3359797
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