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复式斜坡上波浪与双列可渗潜堤的相互作用研究

作　者: 刘胜宇
导　师: 蒋昌波
学　校: 长沙理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 复式斜坡双列梯形透水潜堤反射率透射率传播变形 VOF方法
分类号: TV139.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

潜堤是海岸工程和海港工程中常见的消浪建筑物,它在保护海岸线免于海浪侵袭和保护港池作业安全方面发挥了非常重要的作用。为了避免过多的泥沙进入航道或港池,同时也为了减少工程量,降低工程成本,潜堤型式的防沙堤结构越来越多地运用到工程实践中。国内外针对潜堤的研究有很多,也取得了一定的成果。但是,但由于工程中存在众多的潜堤型式,在实际工程施工设计中还需要借助于物理模型试验,尤其是表现波浪在潜堤上的传播和破碎研究,仍有进一步的研究的必要。并且,很多的研究是建立在物理模型试验的基础上,对规则波的变化进行研究,通过对试验数据的分析,拟合得到波高透射系数经验计算公式或图表;也有的直接根据波浪理论,对波高透射系数进行理论推导。因此,对潜堤的研究,应该更加注重物理模型试验和数值模型相结合。本文基于坡度为1:35复式斜坡床面上的波浪水槽试验,研究线性波与椭圆余弦波在斜坡床面上双列梯形透水潜堤附近的消浪特性、破碎型态以及波浪的沿程变化。利用Goda的两点法从试验数据中分离出入射、反射及透射波高以得到相应的消波性能试验结果,并以此研究双列梯形可渗潜堤对在线性波和椭圆余弦波作用下的消波性能的影响。针对可能影响到双梯形可渗潜堤消波性能的各个因素,本文主要探讨相对堤顶水深R/H,孔隙率K△,波陡H/L,相对波高H/h等因素的相互关系对双梯形透水潜堤的透射系数与反射系数的影响,比较分析了消波效果,并对模型消波性能的影响因素进行了深入分析。最后,本文建造二维波浪数学模型,以VARANS方程为控制方程,利用VOF方法追踪自由表面模拟线性波及椭圆余弦波对斜坡床面上潜堤的作用,所得到的数值计算结果与实验测量数据进行对比验证,吻合良好,因而可利用数值计算结果进一步分析波浪通过透水潜堤附近及潜堤内部的流场、潜堤附近的涡流等特性。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 研究状况概述  12-15
    1.2.1 国外部分  12-13
    1.2.2 国内部分  13-15
  1.3 本论文的研究内容  15-16
第二章数值计算模型研究  16-25
  2.1 数学模型介绍  16-19
    2.1.1 控制方程  16-17
    2.1.2 湍流模型  17
    2.1.3 自由面处理  17-19
  2.2 数值求解方法  19-22
    2.2.1 网格划分  19-20
    2.2.2 控制方程的离散  20-22
  2.3 初始条件与边界条件  22
    2.3.1 初始条件  22
    2.3.2 边界条件  22
  2.4 计算域内建筑物的构建  22-23
  2.5 数值稳定性分析  23
  2.6 数值求解过程  23-24
  2.7 本章小结  24-25
第三章实验配置与方法  25-32
  3.1 实验场地布置及实验仪器选择  25-27
  3.2 试验参数及采样时间选择  27-28
  3.3 实验过程  28-29
  3.4 分析方法  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章复式斜坡上双列梯形可渗潜堤消浪特性研究  32-52
  4.1 研究动机  32-40
    4.1.1 相对堤顶水深R/H 对潜堤消浪效果的影响  32-35
    4.1.2 孔隙率K△对潜堤消浪效果的影响  35-37
    4.1.3 波陡H/L 对潜堤消浪效果的影响  37-39
    4.1.4 相对波高H/h 对潜堤消浪效果的影响  39-40
  4.2 可渗潜堤上的波浪沿程变化  40-51
  4.3 本章小结  51-52
第五章波浪与可渗潜堤的数值模拟  52-67
  5.1 数值波浪水槽设置  52
  5.2 数学模型验证  52-53
  5.3 波浪与可渗潜堤的数值模型结果分析  53-66
    5.3.1 可渗潜堤附近及其内部流场分析  53-60
    5.3.2 可渗潜堤附近涡量场分析  60-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-70
  6.1 结论  67-68
  6.2 研究展望  68-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
附录 A (攻读学位期间发表论文目录)  76-77
附录 B (攻读学位期间从事科研项目目录)  77-78
长摘要  78-86

复式斜坡上波浪与双列可渗潜堤的相互作用研究

内容摘要

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