双浮筒-水平板式浮防波堤性能研究
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双浮 筒一 平板 式浮 防波堤 性 能研 究 水
肖 霄 ,王永 学 ,王国玉 ,董华洋
(. 1 大连理工大学 海岸和近海工程国家重 点实验室,大连 1 2 ; 10 4 6
2 大连金州经济开发 区管理委 员会 ,大连 16 0 . 11 ) O
应用边界 元方法研 究 了时域 内的波浪与双 浮筒一 水平板 式浮 防波堤相 互作用 的问题。采用静态悬链线法
轨 迹 的短轴直径 来破坏 波浪 水质点 的升沉 ,产生 波浪破碎 现象 ,从而 起到衰 减波 能的作 用 。董 华洋【 5 j 等 采用 二维绕射 理论 ,利 用边界 元方法对 单一 方箱一 水平板 式 防波堤 的水动 力特性 、消浪性 能 以及 锚 链 力进 行 了数值研 究 ,研 究表 明与 单一 浮箱 式浮 防波堤 相 比 ,单 一浮 箱. 水平 板式 浮防波 堤 具有较 好
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入射 速度势 为正 向入射 的单频 规则 波 ,表 示为
, : .
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,
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( 3 )
、
式 中下标 ,、 S分别表 示 入射 分量和 散射 分量 ; g为重力 加速 度 ; A 为入射 波 幅 ; d为水深 :
构 优化措施 ,提 高浮防波 堤 的消浪性 能 。
两个 浮筒 相互 连接 这一 结构 型式 的浮 防波堤 在不 增加 浮 堤 的造 价 和浮 堤 的安 装和 控制 难度 的情 况下 增加 了浮体 的宽度 ,提 高 了浮 防波堤 的消浪性 能 。I asnl s co l等根 据二维绕 射理 论 ,简要 推导 了锚 a J
力特性 进行 了数值研 究 ,并 将计算 结果与 实验 结果进 行对 比。Ia n a no l iJ o n a ma tua 【等采 用三维 线性 Di k4
绕射 理论 ,并结合锚 链动力 分析计 算 了 自由和 锚泊双 浮筒式 防波 堤的消 浪性 能和运动特 性 。
在 锚链 锚泊 浮 防波堤 浮筒 下加 水平 板 可 以利用 相邻 两层 水 平板 的 间距 小于 波浪 水质 点椭 圆运 动
计算锚链力。通过刚体 的时域运 动方程求解出双 浮筒一 水平板 式浮防波堤的运动响应 ,进 而求得透射系数和 锚链力。与实验结果对 比,吻合较好。 比较 了双 浮筒一 水平板 式浮防波堤与单一方箱一 平板 式浮防波堤的 水 水动力特性,结果表 明在长 波 ( /< . 5 W L 0 1 )作用下 ,双浮筒一 平板 式浮防波堤与单 一方箱一 水 水平板 式浮防
泊双 浮筒式 浮防波堤 的消 浪性 能、运动特 性 以及 锚链 力 的求 解过程 。Wii 1等基 于 二维势 流理论 , la 2 l ms ]
采用 边界元 方法计算 了单 、双浮箱 式浮 防波堤 的反射 系数 ,分析 了浮 堤的几 何参数 如堤 宽、吃水和锚 泊系 统刚度 等对 浮堤 反射系 数 的影 响 。 h n a h t] 用二维 绕射理 论对双 浮筒 式浮 防波堤 的水动 S a k r a[等采 B 3
波堤相 比,透射系数较小。
关 键 词 :双浮筒;水平板;浮防波堤;时域;悬链线
0 引 言
浮 式防波 堤是特 殊型式 防波堤 的一种 ,其主 要优 点包括 :随着 水深 的增加 ,其造 价 比固定式 的防
波 堤低廉 ;容易应用 在软土 海床水 域 ,且不 需要做特 殊 的地基 处理 ;不 影响海 水交换 ,对沿岸 、水 体
和生物 交换 、海湾 或河 口环境状 况等 影响极 小 ;可任 意拆迁 ,重复 使用 ;建造周 期短 ,速度 快 ;浮 体、 缆绳 和锚 具容 易制 造 。目前长 期 困扰 浮式 防波堤 实际作 为永久 性建筑 物 的主要原 因是现 有 的浮式防波 堤 结构 型式对短波 的消 浪效果 虽好 ,但是对 于长波 的透过 率依 然很 高。为此 ,很 多学者 采取 了各种 结
5卷 l
增刊 2
肖 霄 ,等 :双 浮 筒一 平板 式 浮 防 波 堤 性 能 研 究 水
数值 模型 。
1 理 论推 导
1 1控 制方程 及初始 条件 、边 界条件 . 本 文选取 固定 的笛卡 尔坐标 系 XO ,坐标 系 的定义如 图 1 示 。O 轴在 静水 面处 ;O Z 所 X Z轴 以竖 直 向上 为正 。浮 堤模 型的 重心在 z轴上 ,入射 波浪 沿 轴 正 向传 播 。
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中
国
造
船
Vo . 1 S e il 1 5 p ca 2
De . 01 c 2 0
21 0 0年 1 2月
S PBUI HI LDI NG OFCHI NA
文 章 编 号 : 10 .8 22 1)24 40 004 8 (0 0¥ .8 .8
图 l 双浮筒一 平板式浮防波堤 计算模型示意 图 水
假定 流体 为均匀 、不可 压缩 的理想 流体 ,其运 动为 无旋 , 同 时忽 略流 体表面 张力 。依据 势流理
源自文库
论 ,流场 中存在速 度势 函数 且满 足 拉普拉 斯方程 :
V : 0
为 了计 算方便 ,将速 度势 函数分 解 为入射 势 和散射 势 cs I : )
的消波效果 。
综合上 述两种 浮式 防波堤 结构型 式的优 点 , 本文提 出 了一 种在两 个相 连浮筒 下加水 平板 的双浮 筒 浮 式防波堤 防波堤 型式 ,称 为双浮 筒一 水平 板式 浮防波 堤 。基 于线性 时域理 论 ,建立 波浪对 浮箱 水平 板式 浮防波堤 作用 的时域 内的积分 方程 ,应用 边界元 方法求 解 ,锚 链采 用静 态悬链 线方法 模拟 ,再应 用 牛顿第二 定律建 立浮箱。 水平 板式浮 防波 堤 的时域运动 方程 , 由此 建立起 浮箱. 水平 板式 浮防波堤 的