新型浮式防波堤的设计与性能分析

发布时间：2017-06-24 02:12

  本文关键词：新型浮式防波堤的设计与性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：防波堤是一种海岸防护工程结构物。它通常用来抵御波浪,保护海港内其它结构物和保障船舶进出港的安全。传统防波堤都是坐底式的,当水深增加时,防波堤的造价会急剧增大,建造困难并且导致港内泥沙淤积。而浮式防波堤,因为其有效的消波性能、低廉的造价、结构的可移动性以及环保性,已经越来越受到人们的关注。因此,在全世界范围内,浮式防波堤的研究对于港口防护工程是一项关键技术。本文自主设计了三种不同构型的浮式防波堤,对其水动力性能与消波性能展开了研究。本文的主要研究内容包括:1.通过文献调查了解国内外研究成果和工程实例,根据目标海域的海况,确定了浮式防波堤的主尺度参数,并设计了三种不同构型的浮式防波堤:圆筒型、板架型和网笼型,并对这三种构型的浮式防波堤展开了研究。2.对圆筒型浮式防波堤进行了详细设计,给出每一部分的具体参数,并设计配套的系泊系统。应用水动力软件ANSYS-AQWA分别建立单个和整体的数值模型,在频域内计算透射系数,并在时域内计算运动响应和系泊缆张力,与规范进行对比,验证可行性。3.由于设计的浮式防波堤构型含有大量柔性结构,难以数值模拟,故需要进行断面试验。根据相似性理论,确定模型的参数,并设计试验方案,研究不同波高和不同波浪周期对每个模型的消波性能和水动力性能的影响。4.通过对比主尺度相同但构型不同的三种浮式防波堤,研究不同构型对消波性能和水动力性能的影响,得到较优的构型设计。5.通过对比三种不同的圆筒型浮式防波堤,研究防浪网和防浪球对消波性能和水动力性能的影响。6.通过对比三种不同的板架型浮式防波堤,研究开孔和开孔程度对消波性能和水动力性能的影响。7.通过对比三种不同的网笼型浮式防波堤,研究不变吃水的情况下增大堤高和增大两浮体间距对消波性能和水动力性能的影响。结果表明,网笼型浮式防波堤是较优的构型设计。对于圆筒型浮式防波堤,防浪网和防浪球的应用有效地提高了消波性能,但增大了横荡幅值和系泊缆张力。对于板架型浮式防波堤,开孔结构能提高长波下的消波效果,并且大幅地减小运动响应和系泊缆张力。对于网笼型浮式防波堤,吃水不变增大堤高对浮式防波堤的性能并无显著影响,但增大两浮体的距离可以提高短波的消波性能,并减小运动响应和系泊缆张力。
【关键词】：浮式防波堤 构型设计 数值模拟 物理模型试验
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-16
• 第1章 绪论16-28
• 1.1 引言16
• 1.2 研究的目的与意义16-17
• 1.3 浮式防波堤的概述17-20
• 1.3.1 浮式防波堤的结构形式17-20
• 1.3.2 浮式防波堤的锚泊方式20
• 1.4 国内外浮式防波堤研究进展20-23
• 1.4.1 国外浮式防波堤研究进展20-21
• 1.4.2 国内浮式防波堤研究进展21-23
• 1.5 浮式防波堤工程实例23-25
• 1.5.1 国外工程进展23-25
• 1.5.2 国内工程进展25
• 1.6 本文研究的主要内容及创新点25-28
• 第2章 浮式防波堤的基本理论28-37
• 2.1 浮式防波堤消波性能理论28-32
• 2.1.1 三维势流理论28-30
• 2.1.2 无穷远处速度势的渐近表达式30-31
• 2.1.3 浮式防波堤消波性能计算31-32
• 2.2 系泊系统设计理论32-33
• 2.3 浮式防波堤水动力性能理论33-36
• 2.3.1 浮体时域运动方程33-34
• 2.3.2 锚链线运动方程34
• 2.3.3 耦合分析34-35
• 2.3.4 阻尼的计算原理35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 新型浮式防波堤设计37-46
• 3.1 引言37
• 3.2 设计海况37
• 3.3 浮式防波堤与掩护平台距离设计37
• 3.4 浮式防波堤宽度设计37-38
• 3.5 浮式防波堤长度设计38
• 3.6 浮式防波堤模块连接结构设计38-39
• 3.7 圆筒型浮式防波堤的构型设计39-43
• 3.8 板架型浮式防波堤的构型设计43-44
• 3.9 网笼型浮式防波堤的构型设计44-45
• 3.10 本章小结45-46
• 第4章 圆筒型浮式防波堤性能数值模拟46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 圆筒型浮式防波堤设计参数46-48
• 4.3 系泊系统布置方案及设计参数48-50
• 4.4 浮式防波堤消波性能分析50-53
• 4.4.1 单个浮式防波堤的消波性能50-52
• 4.4.2 整体浮式防波堤的消波性能52-53
• 4.5 浮式防波堤水动力性能分析53-58
• 4.5.1 单个浮式防波堤的水动力性能53-55
• 4.5.2 整体浮式防波堤的水动力性能55-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第5章 浮式防波堤模型试验60-78
• 5.1 引言60
• 5.2 试验目的60
• 5.3 试验测量内容60-61
• 5.4 模型主尺度61-66
• 5.4.1 相似理论61-62
• 5.4.2 浮式防波堤模型主尺度62-65
• 5.4.3 系泊缆主尺度65-66
• 5.4.4 模型制作66
• 5.5 测量系统及测点布置66-70
• 5.5.1 测量系统66-67
• 5.5.2 测试仪器及布置67-70
• 5.6 试验仪器标定70-71
• 5.7 试验方案与试验工况71-73
• 5.7.1 试验方案71-72
• 5.7.2 规则波试验72-73
• 5.8 数据处理方法73-77
• 5.8.1 试验数据符号说明73-74
• 5.8.2 透射系数测量处理方法74-76
• 5.8.3 运动响应测量处理方法76-77
• 5.8.4 系泊缆张力测量处理方法77
• 5.9 本章小结77-78
• 第6章 浮式防波堤消波性能及水动力性能分析78-120
• 6.1 引言78
• 6.2 三种不同构型浮式防波堤的消波性能和水动力性能分析78-88
• 6.2.1 三种不同构型浮式防波堤的消波性能78-80
• 6.2.2 三种不同构型浮式防波堤的运动响应80-85
• 6.2.3 三种不同构型浮式防波堤的系泊缆张力85-88
• 6.3 圆筒型浮式防波堤的消波性能和水动力性能分析88-98
• 6.3.1 圆筒型浮式防波堤的消波性能88-90
• 6.3.2 圆筒型浮式防波堤的运动响应90-95
• 6.3.3 圆筒型浮式防波堤的系泊缆张力95-98
• 6.4 板架型浮式防波堤的消波性能和水动力性能分析98-108
• 6.4.1 板架型浮式防波堤的消波性能98-100
• 6.4.2 板架型浮式防波堤的运动响应100-105
• 6.4.3 板架型浮式防波堤的系泊缆张力105-108
• 6.5 网笼型浮式防波堤的消波性能和水动力性能分析108-118
• 6.5.1 网笼型浮式防波堤的消波性能108-111
• 6.5.2 网笼型浮式防波堤的运动响应111-115
• 6.5.3 网笼型浮式防波堤的系泊缆张力115-118
• 6.6 本章小结118-120
• 第7章 总结与展望120-124
• 7.1 全文总结120-122
• 7.2 研究展望122-124
• 参考文献124-129
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及学术成果129-130
• 致谢130

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 董国海;郑艳娜;李玉成;关长涛;林德芳;;板-网结构浮式防波堤消浪性能的试验研究[J];工程力学;2006年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 袁盛良;浮箱式防波堤水动力特性试验研究[D];长沙理工大学;2012年

  本文关键词：新型浮式防波堤的设计与性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：476881