防波堤水力特性的垂向二維波浪數(shù)學模型研究.pdf

1、防波堤的水力特性決定著防波堤的設計、風險分析以及新型防波堤的開發(fā)，是波浪力學與防波堤研究的重要課題。而反射透射、波壓力等外部特征都與流場結構、流速分布及變化規(guī)律這些內(nèi)部特性密切相關。本文綜合運用流場PIV試驗等物理模型試驗與反映不可壓縮黏性流體運動的垂向二維數(shù)值波浪模型，針對四種不同的防波堤工作條件或結構特征進行研究。就防波堤周圍渦的存在、發(fā)展；越浪條件下直立堤前不完全立波的反射和波壓力變化；新型圓弧面防波堤周圍渦與水力特性的關系：光滑

2、斜坡前波腹點、節(jié)點位置變化；削角和挑浪兩種堤頂坡角變化條件下防波堤的越浪、反射、波浪力和流場特征等防波堤工作機理研究中被廣泛關注而始終未能完全解決的問題展開討論。 本文的工作表明，越浪潛堤周圍有渦的存在，在一個周期內(nèi)，順時針渦與逆時針渦交替發(fā)展，且隨著波浪非線性程度的增強，渦強度增大；在淹沒深度較大時，潛堤堤后渦靠近堤壁和底部，對防波堤自身安全造成更大的威脅。在流場的影響下，潛堤時相同高度的波壓力小于完全立波條件下的結果，波峰變

3、尖且非線性增強。新型圓弧面防波堤相對半圓型防波堤而言，其存在明顯的強度較大的順時針渦，能量的劇烈消散，導致圓弧面防波堤的正向水平波壓力大于半圓堤，而負向水平波壓力小于半圓堤。斜坡反射時，隨著斜坡坡角的逐漸減小，坡前第一個節(jié)點的位置向岸靠近的移動距離，數(shù)模結果與理論計算結果基本一致，已有的基于物模試驗的理論在數(shù)模中得到驗證。堤項坡角變化時，削角對于堤身穩(wěn)定的優(yōu)勢非常顯著，而挑浪堤在減少越浪上的優(yōu)勢也十分明顯，但坡角較大時的挑浪堤，其水平波