發(fā)布時間：2017-04-15 18:08

  本文關(guān)鍵詞：淹沒水平板消波性能的SPH分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在有限水深的重力水波傳播過程中,垂直于波浪傳播方向上的波能伴隨著水深加大而急劇減小,波能的傳遞主要集中于波浪傳播水深的自由水面以下至靜水深的三分之一范圍內(nèi)。為此可以探究一類上部為連續(xù)體的方箱、圓筒或者板式排筏等結(jié)構(gòu),以其阻斷性消減波浪源于外海的波能傳遞,且不影響海域灣內(nèi)的景觀效果,下部為透空的消波結(jié)構(gòu)物。這類結(jié)構(gòu)物通�？捎米鳛檩^深水、寬海域作業(yè)或者海況較差的近海工程外圍的防護(hù)設(shè)施。這類透空式防波堤與傳統(tǒng)的座底式防波堤相比,改變了材料在水深方向上分布的不合理性,具有造價低廉、修建迅速、受地質(zhì)條件影響小等優(yōu)點,且能保證掩護(hù)水域內(nèi)外海水的交換,符合“綠色港口”的發(fā)展需求。因而,透空式防波堤在具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,先前對于諸多特種結(jié)構(gòu)的防波堤的研究大部分停留在物理實驗的數(shù)據(jù)觀測、積累經(jīng)驗階段。對于物理模型的反復(fù)修改以及探索新的結(jié)構(gòu)模型大都要耗費大量的試驗時間以及模型制作費用；而且實驗研究所做的工況組次往往受到各個實驗室條件的限制,各組次實驗之間的條件控制間隔較為跳躍性,模型實驗的許多細(xì)微現(xiàn)象難以被觀測發(fā)現(xiàn)。因此,本論文應(yīng)用一種無網(wǎng)格化的計算流體力學(xué)方法——SPH法,建立二維規(guī)則波數(shù)值水槽,數(shù)值模擬規(guī)則波與淹沒水平板之間的相互作用過程。與此同時,為了驗證數(shù)值模型的計算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,本文進(jìn)行了對應(yīng)的物理模型試驗。數(shù)值模擬驗證了數(shù)值波浪水槽的規(guī)則波生成的穩(wěn)定性,并對比分析了淹沒水平板的迎浪側(cè)、背浪側(cè)的自由波面的歷時過程線。更進(jìn)一步地,對比分析了淹沒水平板下側(cè)深水區(qū)域內(nèi)的流場流速歷時過程線。數(shù)值模擬的結(jié)果表明,本論文所建立的SPH法模型適應(yīng)于數(shù)值模擬規(guī)則波與此類結(jié)構(gòu)物的相互作用。以此,可以快速地探究選擇最佳消能效果的幾何結(jié)構(gòu),為工程經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供必要的參考。另外,應(yīng)用本文所建立的SPH法數(shù)值模型,分析了淹沒水平板與波浪相互作用過程中水平板附近區(qū)域內(nèi)的流場變化情況,探討分析了淹沒水平板消波機理。改變影響水平板消波性能的相對板寬(板寬/入射波波長)、相對淹沒深度(淹沒深度／靜水深)兩個主要影響因素,計算并給出了淹沒水平板的反射系數(shù)、透射系數(shù)的變化情況。
【關(guān)鍵詞】：淹沒水平板 SPH法 波浪與結(jié)構(gòu)的相互作用 消波性能 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U656.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題研究的背景及意義8-10
• 1.2 淹沒水平板消波性能的研究進(jìn)展10-14
• 1.2.1 物理試驗方向10-12
• 1.2.2 理論分析方向12-13
• 1.2.3 數(shù)值模擬方向13-14
• 1.3 SPH方法數(shù)值模擬的研究進(jìn)展14-16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 2 SPH方法的基本原理及數(shù)值實現(xiàn)18-31
• 2.1 SPH方法的基本方程18-19
• 2.2 光滑核函數(shù)19-20
• 2.3 自由波面流的SPH方法離散方程20-26
• 2.3.1 SPH法的離散方法20-23
• 2.3.2 粘性修正23-25
• 2.3.3 狀態(tài)方程25-26
• 2.3.4 密度修正26
• 2.3.5 粒子位移26
• 2.4 固定邊界26-28
• 2.5 時間積分28-29
• 2.6 數(shù)值修正29-31
• 3 數(shù)值波浪水槽的建立及驗證31-42
• 3.1 數(shù)值波浪水槽的計算域31-33
• 3.2 數(shù)值波浪水槽的驗證33-36
• 3.3 淹沒水平板前后波面對比分析36-38
• 3.4 淹沒水平板流場流速對比分析38-42
• 4 淹沒水平板消波性能分析42-47
• 4.1 文獻(xiàn)結(jié)果對比42-43
• 4.2 相對板寬的影響43-44
• 4.3 相對淹沒深度的影響44-45
• 4.4 相對波高的影響45-47
• 5 淹沒水平板的流場分析47-67
• 5.1 水平板淹沒水中47-50
• 5.2 淹沒水中的水平板上側(cè)水體流速分析50-53
• 5.3 水平板處于自由水面53-55
• 5.4 淹沒單層水平板與雙層、三層水平板的對比分析55-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張鎖春;光滑質(zhì)點流體動力學(xué)（SPH）方法（綜述）[J];計算物理;1996年04期

2 高睿;任冰;王國玉;王永學(xué);;孤立波淺化過程的SPH數(shù)值模擬[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2010年05期

3 任冰;高睿;金釗;王國玉;王永學(xué);;波浪對透空式結(jié)構(gòu)物沖擊作用的光滑粒子流體動力學(xué)數(shù)值模擬[J];海洋學(xué)報(中文版);2012年01期

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本文編號：308943