發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 23:55

【摘要】：開孔沉箱結(jié)構(gòu)因其能有效減小波浪力和結(jié)構(gòu)物反射系數(shù),近年來在海岸工程中獲得較廣泛應(yīng)用。就目前來看,關(guān)于波浪與開孔沉箱相互作用問題的研究成果主要集中在模型實(shí)驗(yàn)方面,理論研究和數(shù)值模擬方面的成果相對(duì)較少。一般而言,要想得到該類問題的理論解是比較困難的,而傳統(tǒng)數(shù)值計(jì)算方法又很難準(zhǔn)確模擬波浪破碎等強(qiáng)非線性問題,近年來興起的光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)為該類問題的求解提供了新的思路。SPH方法是一種純拉格朗日性質(zhì)的無網(wǎng)格粒子法,它能夠有效解決大變形、跟蹤運(yùn)動(dòng)界面或自由表面問題,適用于處理波浪運(yùn)動(dòng)的非線性問題,這也是本文數(shù)值計(jì)算的關(guān)鍵手段。本文基于SPH方法,采用CSPM-R修正后的水動(dòng)力學(xué)模型,并運(yùn)用改進(jìn)后的動(dòng)邊界粒子法(DBPs)和動(dòng)水壓力計(jì)算模式等,建立二維數(shù)值波浪水槽,研究規(guī)則波作用下開孔沉箱結(jié)構(gòu)反射系數(shù)和動(dòng)水壓力問題。首先,本文給出了消波層內(nèi)、外區(qū)域不同測(cè)點(diǎn)波面歷時(shí)曲線,從歷時(shí)曲線中可以看出,消波層外部測(cè)點(diǎn)波面歷時(shí)穩(wěn)定且波高基本無衰減,約為入射波高,消波層內(nèi)部測(cè)點(diǎn)波高衰減明顯,消波層末端波高為零,從而表明消波層消波性能較好。與此同時(shí),本文還給出了右端設(shè)置直墻的數(shù)值波浪水槽內(nèi)不同測(cè)點(diǎn)波面和壓力歷時(shí)曲線,并同二階斯托克斯波理論解作對(duì)比,且計(jì)算了誤差E,結(jié)果表明,SPH數(shù)值模擬結(jié)果與理論解吻合較好,誤差值E小于6%。其次,本文探討了開孔沉箱結(jié)構(gòu)反射系數(shù)Kr與消浪室相對(duì)寬度B/Lc、開孔率ε以及波陡Hi/Lc之間的關(guān)系,并將本文數(shù)值計(jì)算結(jié)果同國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究成果作對(duì)比,結(jié)果表明,反射系數(shù)與消浪室相對(duì)寬度之間呈非線性關(guān)系,當(dāng)消浪室相對(duì)寬度為0.2時(shí),反射系數(shù)最��；反射系數(shù)與開孔率之間呈非線性關(guān)系,當(dāng)開孔率約為0.3時(shí),反射系數(shù)最小；反射系是與波陡的關(guān)系較為復(fù)雜,當(dāng)開孔率為0.4時(shí),反射系數(shù)隨波陡的增大而減小,當(dāng)開孔率為0.23時(shí),波陡變化對(duì)反射系數(shù)的影響較小。最后,本文分析了開孔沉箱動(dòng)水壓力變化特性,結(jié)果表明,當(dāng)反射系數(shù)最小時(shí),開孔沉箱前墻前后側(cè)測(cè)點(diǎn)動(dòng)水壓力存在近似相反的相位差。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV139.2;U656.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2752657