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双浮筒浮防波堤水动力数值研究

作　者: 王志瑜
导　师: 王永学
学　校: 大连理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 双浮筒浮防波堤边界元水动力特性数值研究
分类号: U656.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

浮式防波堤与传统的坐底式防波堤相比,具有很容易应用在软土海床水域,对沿岸水体交换、海湾和河口环境状况等影响较小,结构简单、成本较低、便于施工、安装容易等特点。本文以以往的研究成果为基础,提出了双浮筒浮防波堤的结构形式,并对其水动力特性进行了研究。本文基于势流理论,应用边界元方法求解波浪对双浮筒浮防波堤作用的时域内的积分方程,然后应用Runge—Kutta法求解基于牛顿第二定律建立的浮防波堤时域运动方程,根据二力平衡原理建立基于集中质量法的锚链力控制方程采用迭代算法数值求解锚链力,应用该模型对锚链锚泊双浮筒浮防波堤的水动力特性进行研究。首先应用该数学模型计算了单浮筒浮防波堤的水动力特性,与实验结果吻合良好；之后计算了双浮筒浮防波堤的水动力特性,得到了在不同波高、不同周期、不同浮筒间距和不同排水量的情况下浮防波堤的透射系数、运动幅值和锚链力。通过数值计算结果的分析得到：双浮筒浮防波堤的浮筒间距对透射系数、锚链力和运动幅值有较大的影响,对本文的计算模型,取双浮筒间距为0.25m时浮防波堤的性能最好；结构参数在波浪周期较大时对浮防波堤的运动幅度和锚链力影响更为明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究的背景、目的与意义  8-9
  1.2 浮防波堤的分类  9-11
  1.3 锚链-浮箱式防波堤研究成果与现状  11-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
2 锚链锚泊双浮筒浮防波堤时域数值模型  15-44
  2.1 速度势的定解问题  15-19
    2.1.1 速度势的控制方程  17
    2.1.2 初边值问题定解条件  17-19
  2.2 边界元方法原理  19-26
    2.2.1 格林函数  19-21
    2.2.2 边界元方程的离散  21-26
  2.3 浮防波堤的受力计算  26-32
    2.3.1 波浪力的计算  26
    2.3.2 锚链力的计算(集中质量法)  26-32
  2.4 浮防波堤在外力作用下的运动响应  32-34
    2.4.1 浮体运动基本方程  32-33
    2.4.2 浮体运动方程的数值求解  33-34
  2.5 单方箱浮防波堤数学模型计算结果与试验结果比较  34-39
    2.5.1 计算工况  34-36
    2.5.2 透射系数比较  36
    2.5.3 运动响应比较  36-38
    2.5.4 锚链力比较  38-39
  2.6 小间距双浮箱浮防波堤计算结果与单浮箱比较  39-43
    2.6.1 透射系数比较  40-41
    2.6.2 运动响应比较  41-42
    2.6.3 锚链力比较  42-43
  2.8 小结  43-44
3 双浮筒浮防波堤和双方箱浮防波堤水动力特性比较  44-55
  3.1 计算工况  44-46
  3.2 透射系数的比较  46-47
  3.3 运动响应的比较  47-50
  3.4 锚链力的比较  50-52
  3.5 浮筒间波高比较  52-54
  3.6 本章小结  54-55
4 锚链锚泊双浮筒浮防波堤水动力特性影响因素  55-67
  4.1 模型结构参数  55-56
  4.2 浮筒间距对浮防波堤的透射系数、运动响应和锚链力的影响  56-60
  4.3 入射波高对浮防波堤的透射系数、运动响应和锚链力的影响  60-63
  4.4 排水量对浮防波堤的透射系数、运动响应和锚链力的影响  63-66
  4.5 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-70
附录A 程序运行图  70-71
附录B 集中质量法子程序  71-75
附录C 计算结果表格  75-82
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  82-83
致谢  83-84

双浮筒浮防波堤水动力数值研究

内容摘要

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