斜向和多向不规则波在斜坡堤上的单波越浪量的实验研究

通过三维物理模型实验对斜坡堤上斜向和多向不规则波的单波越浪量进行了研究.实验考察了入射方向为0°~45°的斜向波和方向分布宽度为0°~25°的多向波以及混凝土和扭工字块体两种护面形式.在混凝土护面堤上用Weibull分布函数拟合了单波越浪量的累积频率分布,在影响因素不同的条件下确定了分布函数中的系数和越浪比例,给出了计算单波越浪量的公式,同时对扭工字块体护面堤上大约100个波中最大的单波越浪量进行了估算.     

斜向和多向不规则波对直立堤平均越浪量研究

通过三维波浪模型试验研究了斜向和多向不规则波对直立堤的越浪量。分别按平均越浪量和单波最大越浪量进行研究,探讨了平均越浪量随相对堤高、波浪方向、波浪方向分布宽度、波陡和相对水深等影响因素的变化规律,导得了斜向和多向不规则波作用于直立堤上的平均越浪量的计算公式。     

带胸墙斜坡堤越浪量的数值试验研究

采用黏性流体的连续性方程、雷诺时均N-S方程作为基本控制方程,RNG k-ε模型模拟湍流效应,VOF方法捕捉流体自由表面,结合主动吸收式造波理论,借助FLUENT软件建立二维不规则波数值水槽。在验证数值水槽造波性能的基础上,数值模拟带胸墙斜坡堤的越浪,并将数值计算的平均越浪量与已有物模试验值进行对比,两者趋势一致,吻合良好;表明该数值水槽模拟不规则波作用带胸墙斜坡堤越浪的准确性。针对带胸墙斜坡堤,藉此分析了堤顶超高、斜坡坡比、坡肩宽度及坡肩高度对其平均越浪量影响的规律性,研究成果对斜坡堤工程设计具有重要的参考意义。     

带胸墙斜坡堤越波量的试验研究

带胸墙斜坡式防波堤堤顶标高的合理确定，有赖于越波量的正确计算。本文基于水力学中流量系数的概念，建立越波量的计算公式。对影响流量系数的几个主要因素：波高、波陡、胸墙高、平台宽度、相对水深和护面结构等，进行了较系统的试验和讨论，提出了确定流量系数的经验公式。另外，还根据越波量的大小及越波波态，将堤分为：不越水堤、少量越水堤、越水堤及半潜堤四类，可作为合理确定堤顶标高时参考。     

扭王字块体护面斜坡堤越浪量试验研究

针对现行规范中缺少扭王字块体护面斜坡堤越浪量的计算方法,考虑波陡、相对水深、相对堤顶超高、相对坡肩宽度、相对胸墙高度和相对块体尺寸等影响因素,通过波浪水槽物模试验,运用多元回归方法,给出了扭王字块体斜坡堤越浪量中护面结构影响系数和平均越浪量的计算公式。与试验值和其它计算公式进行了验证对比,结果基本吻合,具有一致性的规律。研究成果丰富了规范内容,对斜坡堤工程设计具有重要参考意义。     

一种越浪式波能发电装置越浪量和波压力的试验研究

越浪式发电装置具有结构稳定、可靠性高等优点。在前人的研究基础上,对越浪式波能发电装置的模型进行了优化设计,通过模型实验研究了该波能发电装置在不同波况、不同干舷高度下对波能的俘获能力以及结构的受力情况。对越浪量的试验结果进行了无量纲分析,分别得出了越浪式模型装置的越浪量关于干舷高度和波高的指数函数拟合曲线,总结了两者对越浪量影响的普遍规律。通过对规则波和不规则波波浪作用下装置受力结果的归纳总结,探讨了波能装置波压力和浮托力变化的一般规律。本研究可为越浪式波能发电装置的研究提供参考依据,为波浪能的利用提供一定的参考价值。     

斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟

基于FLUENT软件,采用k-ε湍流模型和VOF方法追踪自由表面,由连续性方程和动量方程推导出源函数,根据数值水槽各个区段的功能设置,借助其UDF二次开发功能,实现无反射的源造波,在验证水槽两端消波有效性的基础上,数值模拟规则波在不可渗透斜坡堤上的波浪爬高和越浪。通过与物模试验研究成果相对比,表明建立的数值水槽具有高效性和较高精度,可供实际工程参考应用。     

扭王字块体斜坡堤越浪量的数值研究

鉴于《港口与航道水文规范》(JTS145—2015)中缺少扭王字块体斜坡堤越浪量的计算方法,因此开展相关的试验研究对规范发展和工程设计具有重要意义。在基于FLUENT软件的数值模型中,通常采用多孔介质区中的系数C来模拟斜坡上扭王字块体的消浪作用,而确定每种工况系数C的取值是实现数值模拟斜坡堤越浪量的关键。借助物模试验率定出所有工况的系数C,通过单一变量分析,发现C值随波陡、相对水深、相对坡肩宽度及相对块体尺寸的增大而增大,随相对堤顶超高及相对胸墙高度的增大而减小,综合以上影响因素,得出不同坡度下系数C的计算关系式。研究成果不仅丰富了规范内容,还为相关的工程设计提供了参考。     

不规则波越波量的实验研究

本文试验研究了不规则波在斜坡式和直墙式海堤或护岸上的越波量,给出了计算无因次越波量的公式,研究了斜堤堤坡和波谱宽度对越波量的影响。还探讨了利用概率分布法由规则波越波量计算不规则波越波量的可行性.     

分层斜坡越浪式波能发电装置结构受力试验研究

分层斜坡越浪式波能发电装置作为一种重要的波能转换型式,在开发利用波浪能的同时,可与防波堤或护岸工程相结合,将海岸工程的被动消能变为主动吸能,提高综合效益。在实际工程应用中,分层斜坡越浪式发电装置引浪面在波浪荷载作用下的安全性成为首要问题,由于其引浪面与防波堤或护岸的护面对水体磨阻影响不同,因此水体对结构的作用力不同,已有的斜坡式防波堤所受波浪荷载的研究无法用于指导分层斜坡越浪式发电装置引浪面的结构强度设计。通过水工物理模型试验,对分层越浪装置引浪面在不同波况条件下的结构受力进行研究分析,获得越浪装置引浪面上点压力及波浪力的分布规律,为装置的结构设计提供理论指导及设计支持。     

基于格子Boltzmann方法的斜坡堤越浪数值模拟研究

准确确定越浪量对于斜坡堤设计有重要意义。利用格子Boltzmann方法(LBM),并采用主动吸收式速度入口造波、出流边界消波、VOF方法追踪自由表面以及静态Smagorinsky模型模拟紊流运动,建立二维数值波浪水槽,对光滑斜坡堤上规则波与不规则波越浪进行数值模拟。模拟结果与试验值及其他数值模型结果比较表明,二维LBM数值波浪水槽具有模拟斜坡堤越浪的能力,但对于破碎较为剧烈的越浪过程模拟,该模型还存在一定的不足,未来可从提高自由表面模型精度等方面进一步改善其性能。     

Laboratory study of combined wave overtopping and storm surge overflow of a levee

Combined wave overtopping and storm surge overflow of a levee with a trapezoidal cross section was studied in a two-dimensional laboratory wave/flow flume at a nominal prototype-to-model length scale of 25-to-1. The goal of this study was to develop design guidance in the aftermath of Hurricane Katrina. Time series of water depth at two locations on the levee crown and flow thickness at five locations on the landward-side slope were measured along with horizontal velocity near the landward edge of the crown. New equations are presented for average overtopping discharge, distribution of instantaneous discharge, and distribution of individual wave volumes. Equations are also given for mean flow thickness, RMS wave height, mean velocity, and velocity of the wave front down the landward-side slope.     

Experimental Study on Mean Overtopping of Sloping Seawall Under Oblique Irregular Waves

In this paper, domestic and abroad research progresses and related calculation formulae of the mean overtopping discharge are summarized. Through integral physical model experiments, the relation between the wave direction and the overtopping discharge on the top of the sloping dike is focused on and put into analysis and discussion; and a modified formula for mean overtopping discharges under oblique irregular waves is proposed. The study shows that the mean overtopping discharge generally goes down as the relative wave obliquity β increases for a fixed measurement point and the mean overtopping discharge generally increases as the wave steepness H/L decreases (the cycle increases) for a fixed relative wave obliquity.     

基于FLUENT的波浪溢流水动力数值模拟

波浪溢流现象使得海堤受到了越浪和溢流的联合作用,复杂的水动力过程会引起海堤后坡产生严重的侵蚀破坏。基于FLUENT软件建立了二维数值波浪溢流水槽模型,该模型运用UDF速度边界造波法分析在不同超高条件下海堤后坡流量和水流厚度的水力学特性。结果表明数值模拟结果与前人物理模型试验结果吻合,该模型可以真实地模拟出海堤波浪溢流现象。在此基础上进一步研究了波浪溢流中越浪和溢流在不同相对超高条件下的主导性作用,而后建立了十分准确的波浪溢流海堤后坡稳定水流厚度计算公式。     

斜向波浪作用下双层水平板式防波堤波浪荷载试验研究

In this study, systematic physical model tests were performed to investigate the wave forces on the twin-plate breakwater under irregular waves. Based on the experimental results, the effects of the relative plate width B/L,wave height Hs/D and incident angle θ0 on the wave forces were analyzed and discussed. The results showed that:(1) The envelopes of the total wave pressure were generally symmetrical along the direction of plate width under the incident angles(θ0) being 0°, 15°, 30°, 45° and 60°. In particular, the envelopes of wave pressure atθ0=30° were larger than all other cases.(2) The synchronous pressure distribution of the breakwater under oblique wave action was more complicated comparing to the normal incident waves.(3) Based on data analysis, an empirical formula was obtained to estimate the total vertical force of the twin-plate breakwater.This empirical formula can be a good reference for the design basis of engineering applications under specified wave conditions.