關(guān)于長周期涌浪的研究,一直是較為復雜的難題。它的波高雖然較小,但波長較長,具有極強的透射能力,極易透過可透浪式防波堤;同時,長周期涌浪的波速較大,攜帶巨大的能量,因此會嚴重影響系泊船的穩(wěn)定性。因長周期涌浪的作用而引發(fā)的事故屢見不鮮,給港口建設和作業(yè)帶來很大的困擾。但從目前的研究來看,各類可透浪式防波堤對長周期涌浪的掩護效果仍不理想。潛堤堤頂多在平均水位附近,波浪越過潛堤時發(fā)生破碎或劇烈變形,波能耗散而導致堤后水域波動減弱,這正是潛堤的消浪機理。潛堤結(jié)構(gòu)因在防浪擋浪、保灘促淤及生態(tài)景觀等方面具有獨特的優(yōu)勢,廣泛存在于海岸工程中。以往的研究著重在于探究短波越過潛堤的傳播過程及波高變化,缺乏長周期涌浪越過潛堤時波高變化的研究,同時,數(shù)值試驗時采用的潛堤型式較為單一,未對潛堤堤頂型式進行改進與探究。本文利用開源CFD軟件OpenFOAM建立了二維數(shù)值波浪水槽,模擬了長周期涌浪越過潛堤時的傳播過程及波高變化,分析了不同條件下潛堤的消浪效果,為長周期涌浪作用海域的防護工程提供依據(jù)。首先,用相關(guān)學者的物理實驗結(jié)果與本文數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,通過選取穩(wěn)定波段的波面歷時變化曲線進行比較,檢驗了本文建立的潛堤二維數(shù)值波浪水槽的準確性和適用性。然后,利用該數(shù)值模型模擬了長周期涌浪越過潛堤的傳播過程及波高變化,分別探討了堤頂相對水深、堤頂相對寬度、坡度和周期對潛堤透射波高的影響,研究了長周期涌浪條件下平頂潛堤透射系數(shù)與各影響因素之間的關(guān)系。其次,結(jié)合前人對潛堤結(jié)構(gòu)型式的研究將堤頂由平頂改為齒型,應用所建立的數(shù)值模型計算了長周期涌浪作用下齒型潛堤結(jié)構(gòu)堤后的透射波高,并與相同工況下平頂潛堤對比,分析齒型潛堤的消浪效果。最后,總結(jié)了本文的研究內(nèi)容及主要研究成果,為后續(xù)長周期涌浪作用下防波堤結(jié)構(gòu)的設計提供參考,同時對未來潛堤結(jié)構(gòu)型式的研究做出展望。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U656.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 潛堤消浪效果研究
        1.2.2 國內(nèi)外潛堤的工程實例
        1.2.3 存在的問題
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 二維數(shù)值波浪水槽模型
    2.1 控制方程
    2.2 數(shù)值離散與求解
    2.3 邊界條件設置
        2.3.1 自由表面邊界條件
        2.3.2 造波、消波邊界
    2.4 數(shù)模結(jié)果與物模結(jié)果對比分析
    2.5 本章小結(jié)
3 長周期涌浪下平頂潛堤的透射系數(shù)計算
    3.1 模型設置
    3.2 數(shù)值試驗結(jié)果
    3.3 潛堤消浪的影響因素分析
        3.3.1 堤頂相對水深a/H對潛堤消浪的影響
        3.3.2 周期T g/d對潛堤消浪的影響
        3.3.3 堤頂相對寬度B/L對潛堤消浪的影響
        3.3.4 坡度m對潛堤消浪的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 長周期涌浪下齒型潛堤的透射系數(shù)計算
    4.1 模型設置
    4.2 數(shù)值試驗結(jié)果
    4.3 與平頂潛堤對比分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2829338