波浪-多孔介质海床-单桩相互作用数值分析

摘要

海工结构物因处于复杂波浪环境和海床条件而易遭受破坏,波浪-海床-结构物相互作用研究紧迫而有积极意义.基于修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制流体流动,采用流体体积法(VOF)追踪自由液面,使用Sommerfeld辐射边界条件和海绵层以降低数值水槽波浪反射影响,建立波浪-多孔介质海床-单桩(WPMI)三维数值分析模型.首先,进行WPMI数值分析模型网格收敛性和波浪传播稳定性验证,并与已有试验、理论及数值结果进行对比以研究多孔介质海床的波浪衰减作用.然后,基于验证后的WPMI数值分析模型,详细分析多孔介质海床对波浪传播和单桩所受波浪力数值的影响及多孔介质海床内部的渗流作用.结果表明,小尺寸墩柱,由于波浪绕射不明显,墩柱周围多孔介质海床表面的波浪压力区别较小;忽略多孔介质海床特性而将其视为刚性固体,会低估单桩所受波浪力数值,可能造成安全隐患.