斜向和多向不規(guī)則波對直立堤作用的研究.pdf

1、直立式防波堤是最常用的外海防護(hù)建筑物和護(hù)岸建筑物之一,作用于它的主要荷載是波浪力.傳統(tǒng)的研究和工程規(guī)范多數(shù)為單向波正向擊堤情況,對斜向不規(guī)則波特別是多向不規(guī)則波與直立堤相互作用的研究成果特別少.然而自然界中的波浪是多向不規(guī)則的,而且常斜向擊堤,斜向波還可產(chǎn)生大于立波的波浪力,同時由于斜向波和多向波作用于堤長上的波力存在相位差,使整個單元堤(例如一個沉箱)上的總波力隨波浪入射角的增大而減小,但對其減小規(guī)律和計算方法還不明確.為使工程設(shè)計更

2、為經(jīng)濟合理,深入研究斜向和多向不規(guī)則波對直立堤的作用成為當(dāng)務(wù)之急,該文利用物理模型試驗和數(shù)值模擬的方法,系統(tǒng)研究了波浪斜向作用和多向不規(guī)則性對直立堤所受波浪力的影響.該文的三維物理模型試驗在大連理工大學(xué)海岸與近海工程國家重點實驗室的綜合水池中進(jìn)行.試驗采用Goda建議的JONSWAP譜來模擬不規(guī)則波浪,方向分布函數(shù)采用光易型分布.波浪入射方向或主方向的范圍為0°~60°,方向分布參數(shù)s分別取為10,40,∞(單向不規(guī)則波).采用三種深水

3、波陡和三個波高.通過試驗結(jié)果分析,給出了作用在直立堤上的單位堤長波浪力隨波向角的變化規(guī)律,討論了波浪方向分布寬度(波浪多向性)、波陡及相對波高等因素對單位堤長波浪力的影響.分析了考慮單元堤的長度影響時,斜向和多向波作用于單元堤上的波浪力的縱向分布規(guī)律及縱向折減規(guī)律,討論了波向角、波浪方向分布寬度、波浪要素等對波浪力縱向分布和縱向折減的影響,利用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合,給出了單元堤上波浪力的縱向分布系數(shù)和縱向折減系數(shù)與單元堤相對長度的關(guān)系

4、式,便于理論研究和工程設(shè)計參考應(yīng)用.并通過與Battjes理論和Madrigal等試驗成果的比較來驗證該文所采用的分析方法的合理性.建立了基于勢流理論的正向和斜向不規(guī)則波與直立堤相互作用的數(shù)值計算模型.通過在計算域內(nèi)設(shè)置一造波源造波,邊界用海綿層消波來克服現(xiàn)有吸收式造波理論的缺陷,數(shù)值試驗表明源項能連續(xù)地產(chǎn)生入射波浪而不受直堤產(chǎn)生的反射波的影響.計算時自由表面邊界采用其原始的完全非線性形式而不做任何級數(shù)展開,能充分考慮波浪的非線性影響.