椭圆形多孔介质浮式防波堤水动力性能的研究

摘要

中国是个海岸线绵长，领海面积辽阔的国家，随着对海洋资源尤其是深海资源的进一步开发，科学家越来越重视对渔业和海上工程有防护作用的浮式防波堤的研究工作。
　　目前，投入到实际生产当中的浮式防波堤主要可以分为浮箱式、浮筒式和浮筏式浮式防波堤。这些浮式防波堤在我国各个海域都有分布，有些作为船舶的停靠码头，有些用来防护海水网箱养殖水域，有些用来掩护港内码头。国际上早在19世纪初就开始制作并使用浮式防波堤，而我国对浮式防波堤的研究工作始于20世纪60年代。近年来，各国学者围绕着浮堤结构和系泊方式提出了许多浮式防波堤的设计模型。但是各类浮式防波堤对B（堤宽）/L（波长）＞0.4的短波消波效果良好，但是对B/L＜0.4的长波消波效果一般。多孔介质引入到浮式防波堤结构当中去为未来的浮式防波堤设计提供了一个新的方向。多孔介质结构从流体质点运动规律出发，通过使原本有规律运动的波浪质点经过孔隙时运动变得杂乱无章从而达到紊动消能的效果。
　　本文设计了一种孔隙率为28.26％的多孔介质椭圆型浮式防波堤模型进行水槽实验。测试的内容包括透射系数及系泊缆绳受力。两组模型的结构分别为模型A长轴1m、短轴0.6m和模型B长轴1m、短轴0.4m。实验对两组模型进行横向、纵向组装和两个模型组装进行实验，对比发现:刚性结构的相对堤宽对浮式防波堤的透射系数影响很大，B/L越大透射系数越小，消波效果越好，系泊力越大，B/L＞0.5时，透射系数低于0.7;单模型横向放置掩护水域中心轴上点透射系数大于纵向放置方式，而掩护水域的宽度和系洎力大于纵向放置方式;双模型结构纵向放置时消波效果较好，B/L＞0.5时，透射系数低于0.67，当T=0.7s、0.8s时，其透射系数分别为0.137和0.205;张力腿能有效地降低模型掩护水域各点的透射系数，能减小缆绳的系泊力;本实验波高对透射系数的影响不大。实验过程中发现模型由于吃水不深，消波效果不甚理想;另外，模型由于质量轻，预加张力不足，在波浪尤其是长波作用下随波运动幅度大，丧失了多孔介质消波功能。研究结果可为以后多孔介质浮式防波堤的设计及锚泊方式的选择提供了依据，并对以后的工作提出了建议。

目录

声明

摘要

0 前言

1 浮式防波堤概况

1．1 研究的背景和意义

1．1．1 传统固式防波堤简介

1．1．2 浮式防波堤的研究背景和特点

1．2 浮式防波堤的类型和组成

1．2．1 浮式防波堤的类型

1．2．2 浮式防波堤锚泊系统

1．2．3 多孔介质防波堤的研究近况

1．3 数值模拟的发展概况

1．4 现阶段的问题和本文的研究工作

1．4．1 多孔介质浮式防波堤存在的问题

1．4．2 本文的研究工作

2 模型实验设计

2．1 模型设计与仪器介绍

2．1．1 模型设计

2．1．2 实验场地和仪器介绍

2．2 实验组设计

2．2．1 预实验组设置

2．2．2 单模型实验组设置

2．2．3 双模型实验组设置

2．2．4 补充实验实验组设置

2．3 实验参数

2．3．1 波高仪的设置

2．3．2 周期和波高

2．3．3 主要参数说明

2．4 实验方法

2．4．1 透射系数Kt的测定

2．4．2 模型运动观测

2．4．3 系泊力测定

3 实验透射系数结果分析

3．1 预实验

3．1．1 预实验结果

3．1．2 预实验小结

3．2 单模型实验组

3．2．1 重锤对透射系数的影响

3．2．2 纵横放置对消波效果的影响

3．2．3 相对堤宽对消波效果的影响

3．2．4 波高对消波效果的影响

3．2．5 单模型实验小结

3．3 双模型实验

3．3．1 单双模型Kt比较(横放)

3．3．2 单双模型Kt比较(纵放)

3．3．3 双模型横纵放置对Kt的影响

3．4 补充实验

3．5 本章小结

4．系泊力分析

4．1 不同模型间系泊力结果分析

4．1．1 预实验Case 0实验结果

4．1．2 重锤对系泊力的影响

4．1．3 纵横放置对系泊力的影响

4．1．4 椭圆短轴长度对系洎力的影响

4．1．5 模型个数对系泊力的影响

4．1．6 双模型横纵放置对系泊力的影响

4．1．6 锚定方式对系泊力的影响

4．2 本章小结

5．结论与展望

5．1 结论

5．1．1 消波效果

5．1．2 系泊力

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简历