海上風(fēng)電和核電近些年來成為電力發(fā)展的新方向,我國有廣闊的領(lǐng)海面積,綿長的海岸沿線,這對海上風(fēng)電和核電的發(fā)展非常有利。開發(fā)海上風(fēng)電和核電資源是解決我國東南沿海電力負(fù)荷中心電力能源供應(yīng)不足問題一種重要途徑,而海上風(fēng)電和核電的開發(fā)輸送離不開臨海和跨海的輸電設(shè)施,來自海洋的波浪的沖擊對輸電設(shè)施的安全可靠有重要的影響,如何減少這一不利影響就變的非常重要,為了確保近海和跨海輸電設(shè)施在海浪作用下安全可靠,就必須使用必要的防波結(jié)構(gòu)物,開孔沉箱是一種應(yīng)用在近海工程的新型防護(hù)結(jié)構(gòu)物,它顯著作用表現(xiàn)在可以減少墻前反射波、沖擊波壓力和越浪引起的傳遞波等,多腔室開孔沉箱是單腔室開孔沉箱的拓展,它在減少反射波、沖擊波壓力和越浪引起的傳遞波等方面有更好的效果,多腔室開孔沉箱可應(yīng)運到海上風(fēng)電、核電和跨海輸電等需要具備防浪功能的電力設(shè)施中。本文數(shù)值研究多腔室開孔沉箱的水動力性能,可豐富多腔室開孔沉箱水動力性能的理論研究以,也可為多腔室開孔沉箱的設(shè)計和施工提供參考。本文運用有限元法研究波浪與單腔室開孔沉箱以及兩腔室開孔沉箱之間相互作用的問題,采用VOF模型追蹤流水表面,建立數(shù)值波浪水槽。在所建數(shù)值波浪水槽中首先進(jìn)行了實體... 

【文章來源】：東北電力大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１流體流動狀態(tài)??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｓｔａｔｅ?ｏｆ?ｆｌｕｉｄ?ｆｌｏｗｉｎｇ??

數(shù)值波浪水槽。第一節(jié)給出了數(shù)值波浪水槽的數(shù)學(xué)模型和邊界條件，然后使用ＵＤＦ對數(shù)??值波浪水槽的入口和出口進(jìn)行修正，通過算例對數(shù)值波浪水槽的造波和消波邊界進(jìn)行驗證。??第二節(jié)在數(shù)值波浪水槽中進(jìn)行實體沉箱驗證，通過對實體沉箱波面和波壓力理論解的驗證??進(jìn)一步檢驗數(shù)值波浪水槽造波的正確性及壓力求解的正確性。??３．?１建立數(shù)值波浪水槽??３．１．１數(shù)學(xué)模型??本文的研究內(nèi)容是波浪與結(jié)構(gòu)物之間相互作用，研究的主要問題的經(jīng)過抽象提煉，其??數(shù)學(xué)模型為二維的數(shù)值波浪水槽問題，數(shù)值波浪水槽模型如圖３－１所示：??１??｜ｙ??推名?液交界｜ｈ｜．ＩＦ??板多：?占??液體ｓ？．?々??ｊｊ?Ｘ???液?Ｈ?交界?Ｉｆｉｉ＋ＩＲ???Ｔ??｜??Ｌｏ??ｉ??圖３－１數(shù)值波浪水槽及其坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．?３－１?Ｔｈｅ?ｎｕｍｅｒｉｃａｌ?ｗａｖｅ?ｆｌｕｍｅ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??如圖３－１所示數(shù)值波浪水槽，沿Ｘ正方向水槽的總長度為Ｌ〇，沿Ｙ正方向水槽的總高??度為Ｈ〇，在Ｘ＝０處即水槽的左端設(shè)立推板，推板平行于Ｙ軸沿Ｘ軸方向在Ｘ＝０附近做周??期往復(fù)運動，推動水槽中的水產(chǎn)生波浪，起到造波作用。水槽分為上下兩部分，上部為空??氣，該區(qū)域記為ＳＡ。下半部分為液體，該區(qū)域記為Ｓｗ，ＳＡ與ＳＷ的交界面為氣液交界面，??記為ＩＦ。Ｓｗ與水槽底部的交界面為液固交界面，記為１Ｂ，水槽的最右端設(shè)為固體墻壁。??３．?１．?２邊界條件??邊界條件的設(shè)置對于數(shù)值模擬的成敗起到關(guān)鍵性的作用，本文模擬二維數(shù)值波浪，處??－２３－??

?東北電力大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｙｉ??ｎ?｜?ｊ??推＿?！丨?中，＆?Ｌ??１?ｂ?丨丨?ａ??Ｙ，…?Ｉ?Ｉ?液體ｈ??ｉ．?ｓ?．?＾?；：?ｉ?ｉ?ｖ??？?！?１?Ｘ?■－???圖３－２造波板運動位置??Ｆｉｇ?３－２?Ｔｈｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗａｖｅ?ｍａｋｉｎｇ?ｐｌａｔｅ??如圖３－２所示，數(shù)值波浪水槽的入口邊界設(shè)置為動邊界，假想其為可移動的造波板，??它以Ｙ軸為中心做振幅為Ｓ的周期性往復(fù)運動，可以把它看成是一個安裝在邊界處的活塞??式造波機，通過這個造波機可產(chǎn)生水平向右的重力波。為簡化問題，取造波板做諧波運動，??設(shè)其位移函數(shù)為知，則知可表示為式（３－３）如下：??［５＾?＝０?（，?＝?〇）??ｊ?１?（３３）??［Ｓｐ?＝?－Ｓ?ｃｏｓ（ｃｏｔ）?（ｔ?＞?０）?Ｊ?Ｊ??式中ｓ——造波板振幅；??（Ｏ?圓頻率。??造波板初始平衡位置取在ｘ＝０處，對（３－３）式求導(dǎo)可得出造波板的運動速度Ｗ，表示??為式（３－４）如下：??１／?＝?０?（，＝?〇）??＜?ｒ／Ｓ?（３－４?）??ｕ?＝——＾?ｓｉｎ（狀）?（ｔ?＞?０）??ｌ?ｄｔ??考慮到推波板突然起動會造成波浪域受到突然的擾動，有可能會造成的初始計算數(shù)值??的不穩(wěn)定性，可以在造波板啟動的初始時刻加入一個修正函數(shù)凡該函數(shù)能使造波板的啟??動過程變的平穩(wěn)。修正函數(shù)表示為式（３－５）如下：??１（?Ｖ??－１－ｃｏｓ?—?（ｔ?＜?Ｔ０）??＾（０＝?２［?［ｔ〇?）＼?（３－５）??Ｊ?（叫）??－２６－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于SPH方法波浪與開孔沉箱式防波堤相互作用的數(shù)值研究[D]. 唐曉成.大連理工大學(xué) 2016
[2]直立堤前的破碎波流場特征及波浪力研究[D]. 孫英偉.大連理工大學(xué) 2012
[3]波浪與Jarlan型開孔墻式防波堤的相互作用[D]. 劉勇.大連理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]開孔率對明基床上開孔沉箱波浪反射系數(shù)影響的數(shù)值研究[D]. 蔡郁.大連理工大學(xué) 2018
[2]波浪與明基床上開孔沉箱的相互作用研究[D]. 夏志盛.大連理工大學(xué) 2017
[3]波浪與開孔沉箱相互作用的SPH數(shù)值模擬[D]. 陳誠.大連理工大學(xué) 2016
[4]波浪與開孔沉箱相互作用的數(shù)值研究[D]. 邢飛.大連理工大學(xué) 2014
[5]明基床上開孔沉箱波浪力的試驗研究[D]. 張玉彬.大連理工大學(xué) 2011
[6]明基床開孔沉箱垂直方向波浪力試驗研究[D]. 路偉.大連理工大學(xué) 2010
[7]波浪與開孔沉箱防波堤作用的非線性數(shù)值模擬[D]. 吳浩.大連理工大學(xué) 2005
[8]波浪與開孔直墻式防波堤的相互作用[D]. 馬寶聯(lián).大連理工大學(xué) 2004



本文編號：3130574