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开孔板消能潜堤水动力特性的研究

作　者: 谢璐琼
导　师: 刘勇
学　校: 中国海洋大学
专　业: 水利工程
关键词: 开孔板消能潜堤反射系数透射系数波浪力理论解
分类号: U656.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

防波堤是保护海岸线、海岸结构，维护港池稳定的主要水工结构之一。传统的出水防波堤暴露在海平面以上，对沿岸景观造成破坏，影响美观。潜堤是一种重要的防波堤结构，它可以反射、耗散入射波能量，降低波浪对结构、岸线的破坏，且不影响海岸景观。目前，防波堤结构正向着透空式消能结构及多功能结构方向发展，如水平板开孔透空式防波堤、开孔沉箱、半圆形开孔防波堤等。将开孔沉箱的消浪概念应用于潜堤设计，提出一种消浪性能良好，实用性强，水体交换优良且不影响海岸景观的新型开孔板消能潜堤。本文从物理模型试验和理论分析两方面来研究新型开孔板消能潜堤的水动力特性，深入分析了防波堤结构的反射系数、透射系数以及波浪力。在中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室的宽断面波流水槽中进行开孔板消能潜堤与规则波相互作用的物理模型试验，根据采集的数据分析了相对板间距B/L、相对水深d/L、前板开孔率ε以及相对波高H/d对开孔板消能潜堤反射系数、透射系数的影响。对开孔板消能潜堤进行了理论分析，采用匹配特征函数展开法计算了开孔板消能潜堤的反射系数、透射系数以及波浪力，计算结果与已有理论和数值结果一致，与物理模型试验结果符合良好。通过算例分析，推荐如下最优的设计参数：d/h=0.1~0.2，B/L=0.3~0.4，ε=0.1~0.2。此时，开孔板消能潜堤的消浪性能相对较好，能达到透射系数、反射系数相对都较小，既保护了后方水域安全，同时也能降低了堤前的冲刷，能满足在实际工程中应用的要求。

全文目录

摘要  5-6
abstract  6-8
目录  8-10
1、绪论  10-20
  1.1 研究的目的和意义  10-12
  1.2 国内外研究概况  12-18
    1.2.1 波浪与开孔板相互作用的研究  13-16
    1.2.2 波浪与开孔消能结构相互作用的研究  16-18
  1.3 本文的主要工作  18-20
2、试验概况  20-30
  2.1 试验设备和仪器  20
  2.2 试验模型简介  20-24
    2.2.1 开孔板消能潜堤  21
    2.2.2 实体板消能潜堤  21-22
    2.2.3 固定钢架  22-24
  2.3 水槽及浪高仪布置  24-26
    2.3.1 波要素率定  24
    2.3.2 模型试验  24-26
  2.4 试验波要素  26
  2.5 试验方法  26-28
  2.6 波要素模拟  28-30
3、开孔板消能潜堤的试验结果分析  30-41
  3.1 入反射波分离方法  30-31
  3.2 规则波作用下开孔板潜堤的反射系数及透射系数  31-41
    3.2.1 相对板间距 B/L 对反射系数 Kr 和透射系数 Kt 的影响  31-35
    3.2.3 前板开孔率 ε 对反射系数 Kr 和透射系数 Kt 的影响  35-37
    3.2.4 相对波高 H/d 对反射系数 Kr、透射系数 Kt 的影响  37-39
    3.2.5 相对水深 d/L 对反射系数 Kr、透射系数 Kt 的影响  39-40
    3.2.6 小结  40-41
4、开孔板消能潜堤水动力特性理论分析  41-60
  4.1 控制方程  41-43
  4.2 边界条件  43-44
  4.3 理论求解  44-46
  4.4 开孔板消能潜堤反射系数、透射系数和波浪力的计算  46-47
  4.5 模型验证  47-60
    4.5.1 极限条件下同已有结果的比较  47-50
    4.5.2 同分区边界元的比较  50-51
    4.5.3 理论解与试验结果的比较  51-54
    4.5.4 算例讨论  54-60
5、结论与展望  60-62
  5.1 结论  60-61
  5.2 展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
个人简历  66
发表的学术论文  66-67

开孔板消能潜堤水动力特性的研究

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