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《海洋湖沼通报》2021,(4)
船舶大型化的趋势导致港口设施向深水发展。而对于深水防波堤,在较大设计波浪作用下,护面块体和垫层块石的重量往往超出现行技术规范的要求,针对大型天然块石垫层选料和施工困难,大量的开山选石损害自然环境等问题,本文总结了国内外人工块体的研究成果,阐明了人工块体垫层代替大型块石垫层的可行性,遴选了3种类型人工块体作为垫层,进行护面块体稳定性试验,经对比分析得出扭王字护面下带槽方块垫层的新结构,并确定其重量比值关系对护面稳定性的影响;对比传统垫层块石,给出遴选人工块体垫层的K_D值、堤前反射系数经验公式及波浪爬高糙渗系数推荐值。通过物理模型试验证明了深水斜坡防波堤通过采用人工垫层块体代替大型天然垫层块石的方法是可行的,为港口工程技术规范的修订提供了参考。 相似文献
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利用波作用的守恒原理分析了波浪及波浪谱在水流作用下的变形;讨论了由于波的存在引起的水流速度垂线分布的变化;研究了不规则波的破碎准则;提出了浅滩上波浪谱变形及破碎的新方法以及计算破后波的VOF方法;最后讨论了方向谱在水流中的变形问题. 相似文献
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通过物理模型试验研究中国《海港水文规范》(JTJ213-98)中斜坡式防波堤顶部胸墙波浪力计算公式在深水情况下的适用性.试验测量4种不同水深波浪作用下斜坡堤顶部胸墙的波浪力和作用高度.通过对胸墙迎浪面的波浪压强分布、总水平作用力和波浪作用高度的试验结果与《海港水文规范》结果的对比分析,发现胸墙迎浪面的实测波压分布不同于规范采用的均匀分布;规范计算得到的总水平力和波浪作用高度均小于实测值.本文改进规范中斜坡堤胸墙波浪力计算方法,使其更适用于深水堤顶部胸墙受力计算. 相似文献
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波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。 相似文献
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为了研究波浪非线性对爬高的影响,解决防波堤等工程设计的实际问题,通过对数学模型试验、物理模型试验、规范公式得到的防波堤波浪爬高对比分析,分析了非线性主要影响参数厄塞尔数、相对水深和波陡对波浪爬高的影响规律,指出规范公式计算时存在的缺陷,并对其计算公式、适用范围进行修正、拟合,得到了强非线性规则波浪爬高的计算方法,可适用于斜坡堤断面的波浪爬高计算,与物理模型试验和数学模型试验结果对比表明,新的波浪爬高计算公式具有较好的计算精度,研究结果可为防波堤等实际工程设计提供重要参考。 相似文献
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Sun Jingshi Zhu Yiming
Research Professor Tianjin Research Institute of Water Transport Engineering Tianjin
Associate Professor Dalian Aquatic Product Institute Dalian 《中国海洋工程》1995,(1)
Through hydraulic model experiment and site investigation, this paper has derived a calculation formula of dry-laid stone armour layer thickness of rubble mound breakwaters for fishery harbours. The influences of the friction force between stone blocks and the variations of wave length or period and water depth are considered in the formula. The calculated results of several existing structures are in good agreement with field data. This formula is more practical than those ever published both at home and abroad, and has been adoptted by the technical standards of aquatic projects published by the Ministry of Agriculture of China. It is applicable for the calculation of dry-laid stone armour layer of breakwater for small- or medium-size harbours. 相似文献
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楔形体在波浪中自由入水的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
物体入水时波浪的影响不可忽略,基于流体力学模型采用VOF法,并利用自定义函数,模拟了楔形体的自由入水过程;同时结合推波板原理及海绵层消波理论实现了数值水槽的造消波,完成了波浪中楔形体自由入水的模拟,计算了楔形体入水时所受的水作用力、自由液面变化及物面压强分布等,研究了不同波高、周期以及在波浪不同位置入水时对楔形体的影响。结果表明:本文建立的数值模型可很好地模拟楔形体入水造成的射流及空泡的形成发展过程,波浪对楔形体入水的影响主要由波浪内部流场变化及表面波形决定,在波浪不同位置处入水对楔形体受力及入水形态均有较大影响。 相似文献
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利用基于光滑粒子流体动力学(SPH)数值方法的开源软件DualSPHysics进行数值试验,模拟斜坡式防波堤上扭王字护面块体的安放过程,研究护面块体的稳定性。首先以DualSPHysics为平台开发了护面块体的安放功能模块,并对护面块体的安放效果进行评价,实现了按指定安放密度进行块体安放。块体安放完成后,在数值波浪水槽中研究护面块体在规则波作用下的运动及受力响应,并分析护面块体失稳的典型形式和失稳标准,通过系统化的参数分析,探讨波浪要素及块体安放等因素对块体稳定性的影响。结果表明,扭王字块体稳定性系数的取值范围为21.64~26.20,是规范推荐值的1.5倍左右。块体鼻轴方向的相对位置主要影响单个块体的上举脱出失稳,鼻轴方向在坡面上赤平投影图越分散,护面块体层整体上越稳定。坡面坡度变缓时,护面块体层整体下滑趋势减弱,但更易发生上举脱出失稳;单个块体缺失会加大周围块体的上举失稳概率。 相似文献
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Pressure-induced forces and shear stresses on rubble mound breakwater armour layers in regular waves
This paper presents the results from an experimental investigation of the pressure-induced forces in the core material below the main armour layer and shear stresses on the armour layer for a porous breakwater structure. Two parallel experiments were performed which both involved pore pressure measurements in the core material: (1) core material with an idealized armour layer made out of spherical objects that also allowed for detailed velocity measurements between and above the armour, and (2) core material with real rock armour stones. The same core material was applied through the entire structure i.e. no additional filter layers were applied. For both experiments, high-speed video recordings were synchronised with the pressure measurements for a detailed investigation of the coupling between the run-up and run-down flow processes and the measured pressure variations. Outward directed pressure gradients were found which exerted a lift force up to ≈ 60% of the submerged weight of the core material. These maximum outward directed pressure gradients were linked to the maximum run-down event and were in general situated at, or slightly below, the maximum run-down level. Detailed velocity and turbulence measurements showed that the large outward directed pressure gradients in general coincide, both in time and space, with the maximum bed-shear stresses on the armour layer based on the Reynolds-stresses. The bed-shear stresses were found to result in a Shields parameter in the same order of magnitude as the critical value for movement of the armour stones. 相似文献
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试验研究表明 ,不规则波对斜坡堤护脚棱体稳定性的威胁大于波高对应于Hs 的规则波 ,斜坡堤护面形式对护脚块石的稳定也有影响。Gerding公式虽然准确地描述了棱体在波浪作用下的稳定性规律 ,但由于护面糙率、透水率等因素的影响在工程上应用仍需进一步修正。文章指出在中低水位 ,Gerding公式计算的护脚棱体稳定重量有可能偏小 ,并给出了不同类型护面下护脚棱体稳定计算的修正系数 相似文献
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基于3D FEMDEM方法建立三维原型尺度数值模型,模拟波浪荷载作用下斜坡上护面块体内部的应力分布。波浪作用下结构物的水动力荷载采用微幅波理论模拟,护面块体之间的运动、碰撞接触以及块体内部的应力变化采用3D FEMDEM方法模拟。块体之间的接触力采用基于势函数的罚函数法计算,有限元的变形采用中心差分的显式方法求解。应用该数值模型与ANSYS软件程序对自重作用下混凝土扭王字块的内部应力分布特性进行了比较分析,验证了数值模型应力计算的可行性和计算精度。通过数值模拟计算给出了波浪作用下斜坡上护面块体之间的相对运动和块体内部的应力分布及应力历时曲线,探讨了块体内部应力变化特性。 相似文献
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浅水破碎波对直立圆柱作用力的试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
分析了桩柱破波力的构成特性,认为破碎波与桩柱作用过程中在不完全绕流区将出现由于附连质量迅速变化引起的冲击力和柱前后波面高度差引起的附加压差力;影响破碎波对直立圆柱作用力的因素应该包括确定破波特性的水底坡度i、入射深水波陡H_0/L_0及代表圆柱对破波作用影响的相对柱径D/H_0。通过从i=1/100到1/15五种底坡上桩柱破波力的系统试验,探索了桩柱破波力的作用特性,归纳了计算桩柱破波力的经验公式。 相似文献
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Sliding is one of the principal failure types of caisson breakwaters and is an essential content of stability examination in caisson breakwater design. Herein, the mass-spring-dashpot model of caisson-base system is used to simulate the vi-brating-sliding motion of the caisson under various types of breaking wave impact forces, i.e., single peak impact force, double peak impact force, and shock-damping oscillation impact force. The effects of various breaking wave impacts and the sliding motion on the dynamic response behaviors of caisson breakwaters are investigated and the calculation of relevant system parameters is discussed. It is shown that the dynamic responses of the caisson are significantly different under different types of breaking wave impact forces even when the amplitudes of impact forces are equal. The amplitude of dynamic response of the caisson is lower under single peak impact excitation than that under double peak impact or shock-damping oscillation impact excitation. Though the disp 相似文献