开孔沉箱在波浪作用下的受力分析

摘要

采用特征函数展开与匹配方法,推导了波浪作用下线弹性海床上开孔沉箱水平力和垂直力的理论解.将上部波浪场沿沉箱前开孔板分为两个子域,在每个子域内将速度势做特征函数展开,并利用开孔板处的边界条件匹配求解特征展开系数.在下部弹性海床内,利用达西定律来描述波浪引起的多孔介质内的渗流,同样利用特征函数展开法将渗流压力以对称解和反对称解的形式给出.通过数值计算,研究了沉箱前板开孔率、消浪室宽度与沉箱底宽之比、海床渗透参数等因素对水平力、垂直力及其相位差的影响.经数值研究发现:合理选择消浪室宽度与沉箱底宽之比可使垂直力达到最小;水平力和垂直力的相位差随海床渗透参数的增加而增大,相位差在频率范围内存在一个峰值点.