多孔潜堤对部分反射直立堤掩护性能的理论研究

发布时间：2017-08-24 16:08

  本文关键词：多孔潜堤对部分反射直立堤掩护性能的理论研究

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【摘要】：防波堤对抵御外海波浪、保证港内水域平稳、防止泥沙淤积等具有重要作用。开孔消能的部分反射直立堤具有低反射、低越浪量、受力小的优点,近年来在实际工程中得到了大量应用。为进一步提高部分反射直立堤的安全性和工作性能,可以在其外海侧修建堆石潜堤,在不影响近岸水交换和海岸景观的前提下,达到更好的工程效果。本文通过理论分析,研究多孔潜堤对部分反射直立堤的掩护效果,研究成果可为实际工程设计提供指导。依照循序渐进的原则,本文研究内容主要包括三部分：首先是建立单个多孔潜堤的水动力分析模型；然后是考虑正向入射波,建立部分反射直立堤前多孔潜堤的水动力分析模型；最后是将正向波的研究成果进行扩展,考虑更为一般的斜向入射波影响。基于势流理论,采用匹配特征函数展开法得到问题的理论解,利用边界元方法的数值计算结果,并结合其他学者的研究成果,对本文理论解的正确性进行了验证。在确定本文理论解正确的基础上,进行大量的算例分析,研究多孔潜堤对部分反射直立堤的影响,并给出主要影响参数的工程设计建议。研究发现：潜堤高度、宽度以及孔隙率的增加都会增加入射波能量的耗散并为后方直立堤提供更好的掩护；当直立堤反射系数较大时,波浪会在直立堤和潜堤之间产生共振效应,该共振效应会随着直立堤反射系数的减小而减弱并最终消失；在斜向入射波条件下,当波浪入射角度较小时,各结构因素对水动力特性的影响规律与正向入射波的情况类似；但是当波浪入射角较大时,各结构因素对水动力特性的影响变得非常复杂。在实际工程中,当多孔潜堤所在海域的主波向确定后,设计的关键在于确定一个合理的潜堤与后方直立堤的间距,以兼顾潜堤的掩护效果和工程投资。
【关键词】：多孔潜堤 直立堤 部分反射 理论解 波浪爬高 波浪力
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究的背景和意义10-13
• 1.2 国内外研究进展13-17
• 1.2.1 单个潜堤的水动力特性研究13-15
• 1.2.2 部分反射边界对潜堤水动力特性的影响研究15-17
• 1.3 本文的主要工作17-19
• 2 单个多孔潜堤水动力特性的理论研究19-36
• 2.1 数学模型19-28
• 2.1.1 垂向特征函数与色散方程19-23
• 2.1.2 理论解析23-28
• 2.2 模型验证28-32
• 2.2.1 收敛性检验28-29
• 2.2.2 与边界元数值解对比验证29-30
• 2.2.3 试验验证30-32
• 2.3 算例分析与讨论32-34
• 2.4 小结34-36
• 3 正向波作用下多孔潜堤对部分反射直立堤的影响研究36-53
• 3.1 数学模型36-40
• 3.1.1 部分反射边界条件36-37
• 3.1.2 理论解析37-40
• 3.2 模型验证40-44
• 3.2.1 收敛性检验40-42
• 3.2.2 与边界元数值解对比验证42-44
• 3.3 算例分析与讨论44-51
• 3.4 小结51-53
• 4 斜向波作用下多孔潜堤对部分反射直立堤的影响研究53-79
• 4.1 数学模型53-57
• 4.2 模型验证57-62
• 4.2.1 收敛性检验57-59
• 4.2.2 与边界元数值解对比验证59-61
• 4.2.3 与极限条件下已有结果对比验证61-62
• 4.3 算例分析与讨论62-77
• 4.3.1 单个潜堤的消浪性能分析(无部分反射直立堤)62-66
• 4.3.2 部分反射直立堤前多孔潜堤的消浪性能分析66-77
• 4.4 小结77-79
• 5 结论和展望79-81
• 5.1 结论79-80
• 5.2 研究展望80-81
• 参考文献81-86
• 致谢86-87
• 个人简历87
• 发表的学术论文87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 A.S.Koraim;O.S.Rageh;;Hydrodynamic Performance of Vertical Porous Structures Under Regular Waves[J];China Ocean Engineering;2013年04期

2 刘鹏飞;郑永红;王利生;;淹没矩形防波堤透反射系数特性研究[J];海洋学报(中文版);2006年05期

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本文编号：732233