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新型弧形返浪墙水动力数值模拟

作　者: 焦颖颖
导　师: 陈刚
学　校: 上海交通大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 返浪墙 水动力载荷 越浪 数值波浪水槽
分类号: TV135
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 142次
引　用: 4次
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内容摘要


在防波堤和海塘工程中,返浪墙已得到广泛的应用,但是传统的返浪墙设置于大堤顶部,大堤高程一般大于设计高水位和特征波高之和,因此,返浪墙被用来阻挡波浪在斜坡上爬高后形成的动能已相对减弱的水体。若在设计高水位附近设置返浪墙,并通过设计新型的胸墙曲线形式,使之能有效地将接近行进波的来波“导回”海洋,可实现降低与防止越浪的目的,海塘工程造价可显著降低。运用基于FLUENT软件的二维数值波浪水槽,采用VOF方法处理自由面,应用“解析松弛”方法实现了数值造波-消波。对规则波情况下,给出了带弧形返浪墙的斜坡简单海堤的水动力载荷的数值模拟结果,计算结果得到了物理试验结果的印证。在圆弧高度一定的情况下,不同弧面形状组合的计算结果表明上部大圆弧设计有利于减小越浪量,水动力载荷无显著增加。在给定堤顶超高的条件下,不同堤脚超高和弧形返浪墙高度的组合对越浪量有明显影响:低弧趾超高和大半径弧面组合有利于降低越浪量,但水动力载荷也较大;高弧趾超高和小半径弧面组合越浪量较大。针对上海地区典型断面条件下适用的新型返浪墙断面型式及其关键

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-17
第1章 引言  17-23
  1.1 研究意义  17-18
  1.2 二维数值波浪水槽的研究现状  18-22
  1.3 本文的工作  22-23
第2章 数学模型与模型验证  23-43
  2.1 数学模型  23-25
    2.1.1 控制方程  23
    2.1.2 湍流模型  23-25
    2.1.3 VOF 方法  25
  2.2 数值算法  25-28
    2.2.1 压力速度耦合修正  25-27
    2.2.2 几何重建方法  27-28
  2.3 解析松弛造波方法  28-30
  2.4 数值造波验证  30-33
    2.4.1 生成计算网格及初始条件设定  30-32
    2.4.2 行波与驻波的数值计算结果  32-33
  2.5 作用于直墙水动力载荷计算及验证  33-42
    2.5.1 线性波波浪力公式  33-34
    2.5.2 直墙数值模型的建立  34-36
    2.5.3 水动力载荷过程分析  36-42
  2.6 本章小结  42-43
第3章 弧形返浪墙水动力载荷计算  43-96
  3.1 试验模型及工况的选择  43-45
  3.2 典型水动力载荷过程分析  45-49
  3.3 弧形返浪墙模型Ⅰ的水动力载荷结果  49-62
    3.3.1 水动力载荷计算值与试验结果比较  49-61
    3.3.2 模型Ⅰ水动力载荷规律分析  61-62
  3.4 弧形返浪墙模型Ⅱ的水动力载荷结果  62-70
    3.4.1 水动力载荷计算值与试验结果比较  62-69
    3.4.2 模型Ⅱ水动力载荷规律分析  69-70
  3.5 弧形返浪墙模型Ⅲ的水动力载荷结果  70-77
    3.5.1 水动力载荷计算值与试验结果比较  70-76
    3.5.2 模型Ⅲ水动力载荷规律分析  76-77
  3.6 弧形返浪墙模型Ⅳ的水动力载荷结果  77-84
    3.6.1 水动力载荷计算值与试验结果比较  77-83
    3.6.2 模型Ⅳ水动力载荷规律分析  83-84
  3.7 弧形返浪墙模型Ⅴ的水动力载荷结果  84-91
    3.7.1 水动力载荷计算值与试验结果比较  84-90
    3.7.2 模型Ⅴ水动力载荷规律分析  90-91
  3.8 弧形返浪墙水动力载荷结果分析  91-95
    3.8.1 工况③各模型水动力载荷比较  91-92
    3.8.2 工况⑤各模型水动力载荷比较  92-94
    3.8.3 工况⑥各模型水动力载荷比较  94-95
  3.9 本章小结  95-96
第4章 返浪墙弧面形状对水动力特性的影响  96-112
  4.1 几种典型的弧面形状及设计工况  96-97
  4.2 越浪量分析  97-98
  4.3 水动力载荷分析  98-100
  4.4 返浪墙不同墙趾超高和墙高组合比较  100-111
  4.5 本章小结  111-112
第5 章 结论  112-114
参考文献  114-118
致谢  118-119
攻读硕士学位期间发表的学术论文  119

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水利工程基础科学 > 水力学 > 工程水力学（水工建筑水力学）
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