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基于非静压单相流模型NHWAVE建立了高精度数值波浪水槽。通过设计不同的计算工况,系统研究了非淹没刚性植物对海啸作用下海堤周围水动力特性的影响。着重分析了不同入射波高、不同植物分布密度以及不同植物分布宽度条件下海啸波沿程波形特征以及海堤堤顶越浪流空间分布特征。结果表明:不同入射波高、植物分布密度以及植物宽度条件下,堤顶流厚度和水体流速具有明显单调的变化趋势,并且随着植物分布密度和宽度增大,波能衰减增大;随着入射波非线性增强,植物分布密度和分布宽度对堤顶前段水流厚度的影响也随之增强,而对堤顶后段水流厚度的影响则减弱,且堤顶后缘水流厚度约为堤顶前缘厚度的二分之一;在波浪非线性较大情况下,植物的存在对堤顶流速度的空间分布趋势几乎没有影响,但相对堤顶流速度增加程度均大于无植物情况,且堤顶后缘水流速度约为堤顶前缘的1.6倍。 相似文献
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灾害性波浪是中国沿海地区最具破坏性的自然灾害之一。采用开源程序OpenFOAM中interFoam求解器,对低顶海堤（在风暴潮和海平面上升情况下所面临的不利工况）的孤立波越浪特性开展数值模拟研究。通过孤立波冲击海堤的基准算例,验证模型在模拟波浪爬升和越浪过程中大变形波面以及剧烈波浪力方面的精度。基于验证的数值模型,对孤立波在低顶海堤上的越浪特征以及防浪墙高度对越浪的影响开展参数化研究。结果表明堤顶超高减小导致更为剧烈的越浪。针对尚无低顶海堤孤立波越浪量经验公式的问题,提出新的适用于堤顶超高小或为0的孤立波越浪量经验公式。此外,研究发现增加防浪墙高度可有效减少越浪,但防浪墙所受的波浪力也增大。综合考虑防浪墙减少越浪以及自身所受波浪力,针对文中研究采用的海堤截面和波浪条件,建议无量纲防浪墙高度取为1.00。 相似文献
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近年来,越来越多的海岸工程与军事活动在岛礁上展开。研究岛礁地形上拍岸浪的传播特征具有重要的指导作用和现实意义。在对波浪破碎的研究中,数值模拟方法以其经济可行、操作性强的优势而得到了广泛的应用。本文采用基于完全非线性Boussinesq方程的数值模型FUNWAVE-TVD模式,对岛礁地形上拍岸浪的传播过程进行模拟,并将模拟结果与实验室数据进行对比。在此基础上,通过修改岛礁前坡坡度,分析了不同坡度下波浪的传播变化特征。结果表明,FUNWAVE-TVD模式能够较为准确地模拟岛礁地形上拍岸浪的非线性作用以及破碎现象。波浪破碎位置随岛礁前坡坡度的减小而前移。 相似文献
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基于1∶1的大型水槽试验结果,分析了波浪溢流过程中位于海堤内坡的高性能加筋草皮护面的侵蚀特征。试验观察表明试验期间有一定土壤的损失,但护坡无明显的破坏;土面高度测量表明,当土壤流失发展到一定深度后,如果水动力强度变化不大,侵蚀趋于逐渐停止,这种现象称为侵蚀上限;结合试验现象对侵蚀上限进行了初步解释,并讨论了侵蚀上限达到前的侵蚀速率特征;植株密度监测表明,试验期间的草茎密度基本不变,草叶密度在开始几次试验期间持续减小,而后达到一个稳定值,这对于海堤的可持续防护有重要意义。研究成果能够为波浪溢流期间海堤内坡防御的相关研究和工程措施提供参考依据。 相似文献
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护面是海堤和护岸的重要结构,直接抵御波浪作用,可采用人工块体、块石等,种类繁多。采用紧密排列方块石作为护面结构是一种景观性较好的型式,依据方块石厚度不同能抵御不同大小的波浪作用。干砌条石及干砌块石护面曾有一些规范给出过计算方法,但现行规范没有相关内容可供设计参考,已有计算方法的理论分析还存在不足。当波浪与斜坡堤相互作用时,方块石护面出现位移或脱落可能发生在波浪回落最低阶段、波浪破碎打击阶段及破后爬高水流作用阶段,通过研究得到了不同阶段波浪对方块石护面作用力的计算方法。在波浪回落最低阶段,考虑了护面及其下方垫层渗透性影响,通过理论分析建立了低渗透护面浮托压强计算模型,采用物模试验将计算结果与试验测量值进行了对比分析,结果表明总体趋势符合,量值接近;在波浪破碎冲击阶段,基于射流冲击作用原理,提出了波浪在斜坡面破碎冲击压强计算方法,通过试验分析了波浪破碎水深波高比与破波相似参数的关系,利用浅水波理论计算了波浪破碎冲击水流流速;在爬高水流作用阶段,提出了水流引起的方块石护面垂直浮托力及水平拖曳力的计算方法,通过试验结果拟合了浮托力系数和拖曳力系数,验证了水流作用下护面的受力特征。最后,针对方块... 相似文献
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波浪爬高随消波平台宽度变化的一种现象 总被引：1，自引：0，他引：1
笔者在水槽中用带平台的复坡式海堤进行断面要素和堤前波要素对波浪爬高影响的试验中,发现在某些条件下,随平台加宽,波浪爬高起先减小,然后增加,接着又减小。在试验范围内,增加的数值已达到0.41米。就笔者接触到的文献中,均未提及这一现象,现有的波浪爬高计算公式中也未予考虑,如果忽视,可能会对海堤工程的安全产生不良后果。 相似文献
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南沙群岛珊瑚岛礁众多,大多数岛礁具有向海坡陡峭、外礁坪比较平缓的特征。将南沙群岛岛礁的迎浪向地形概化为陡坡和缓坡组成的双斜坡,采用FUNWAVE-TVD模式数值模拟概化地形上的波浪,根据模拟的破碎波高分析其拍岸浪特征。对拍岸浪数值模拟结果进行比较分析,向海坡的坡度对拍岸浪影响不大,外礁坪上拍岸浪高随地形坡度增大而略有增大;向海坡和外礁坪交界位置(即坡折点)水深对拍岸浪有比较明显的影响,拍岸浪高随坡折点水深增大而减小;拍岸浪高随入射波高和波周期增大而增大。利用大量的拍岸浪数值模拟数据对国内外5种统计模型进行检验,并且基于拍岸浪数值模拟数据建立了3种南沙群岛岛礁拍岸浪统计模型,计算结果显示这些模型适用性较好。 相似文献
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漫堤是天文潮、风暴潮与海浪等物理要素作用于海堤后海水翻越海堤的物理过程。本文利用天文潮-风暴潮-台风浪耦合模式(ADCIRC+SWAN)、基于非结构三角形网格和高分辨率地理数据(海堤位置和高程、岸线和水深等)构建福建沿海精细化漫堤风险等级评估系统。该系统在近岸网格分辨率最高达50m,可精确刻画福建沿海复杂地形。利用模拟的水位与海浪参数,采用波浪爬高公式计算得到各海堤堤前波浪爬高。按照总水位与波浪爬高之和与海堤高程的对比,将漫堤风险分为五个等级。对2013年的超强台风天兔过程进行后报检验。结果显示,该系统计算的漫堤情况与灾后调查的漫堤实况基本一致,结果准确,说明本研究中采用的漫堤风险评估标准和方法是可行的。在此基础上,设计了4种不同的台风强度等级,对福建沿海206条海堤进行了漫堤风险等级评估,探究台风强度对漫堤风险的影响。结果表明:波浪爬高对漫堤风险的影响高于单纯的风暴潮增水;风暴潮增水随台风强度的增强增量较小,对于漫堤的风险影响较小;福建沿海波浪爬高普遍较高,随着台风强度的增强,波浪爬高会显著增加漫堤的风险等级,且应重视台风浪对海堤造成的冲击所导致的溃堤灾害。本研究可为沿海防灾减灾提供科学依据。 相似文献
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准确确定越浪量对于斜坡堤设计有重要意义。利用格子Boltzmann方法(LBM),并采用主动吸收式速度入口造波、出流边界消波、VOF方法追踪自由表面以及静态Smagorinsky模型模拟紊流运动,建立二维数值波浪水槽,对光滑斜坡堤上规则波与不规则波越浪进行数值模拟。模拟结果与试验值及其他数值模型结果比较表明,二维LBM数值波浪水槽具有模拟斜坡堤越浪的能力,但对于破碎较为剧烈的越浪过程模拟,该模型还存在一定的不足,未来可从提高自由表面模型精度等方面进一步改善其性能。 相似文献
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Numerical study of combined overflow and wave overtopping over a smooth impermeable seawall 总被引：1，自引：0，他引：1
A numerical wave flume is used to investigate the discharge characteristics of combined overflow and wave overtopping of impermeable seawalls. The numerical procedure computes solutions to the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations and includes the generation of an irregular train of waves, the simulation of wave breaking and interaction with a sloping, impermeable wall. The numerical model is first tested against published experimental observations, approximate analytical solutions and empirical design formulae for the cases of pure overflow and pure overtopping. A sequence of numerical experiments simulating combined overflow and overtopping are described. The results are used to determine empirical discharge formulae of the form used in current practice. 相似文献
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浙江省海塘塘顶高程的确定 总被引：10，自引：1，他引：10
介绍了浙江省海塘塘顶高程确定时所涉及的波浪爬高，越浪量等的计量，同时分析了1997年后浙江省海塘塘顶高程确定的方法，由已建海塘的塘顶高程分析可见，在背水坡和塘顶有保护措施的情况下，采用允许最大越波流量来控制海塘塘顶高程，可适当降低塘身高度。 相似文献
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Combined wave overtopping and storm surge overflow of a levee with a trapezoidal cross section was studied in a two-dimensional laboratory wave/flow flume at a nominal prototype-to-model length scale of 25-to-1. The goal of this study was to develop design guidance in the aftermath of Hurricane Katrina. Time series of water depth at two locations on the levee crown and flow thickness at five locations on the landward-side slope were measured along with horizontal velocity near the landward edge of the crown. New equations are presented for average overtopping discharge, distribution of instantaneous discharge, and distribution of individual wave volumes. Equations are also given for mean flow thickness, RMS wave height, mean velocity, and velocity of the wave front down the landward-side slope. 相似文献
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This paper presents the application of the Improved Meshless Local Petrov Galerkin method with Rankine source (Sriram and Ma, 2012) Sriram and Ma (2012) for wave interaction with porous structure model. The mathematical model is based on a unified governing equation that incorporates both pure fluid and porous region. The porous flow model is based on the empirical resistance coefficients. The interface between the pure fluid and porous region is numerically treated using background nodes having the porosity information and interpolated over the particle using simplified finite difference interpolation method. The model is validated using the available experimental results for wave damping over the permeable bed. The developed model is used to analyse the different shape of the seawall such as flaring shaped seawall, recurve wall and vertical wall. Then the validated model is used for analysing the overtopping amount due to the effect of porous layer in-front of the different sea wall profile. Numerical expression for overtopping amount has been provided for the different configurations from the numerical model. 相似文献
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Tsunami-like solitary waves impinging and overtopping an impermeable seawall: Experiment and RANS modeling 总被引：1，自引：0，他引：1
This study investigates tsunami-like solitary waves impinging and overtopping an impermeable trapezoidal seawall on a 1:20 sloping beach. New laboratory experiments are performed for describing three typical cases: a turbulent bore rushes inland and subsequently impacts and overtops the seawall (Type 1); a wave directly collapses on the seawall and then generates overtopping flow (Type 2); and, a wave straightforwardly overtops the seawall crown and collapses behind the seawall (Type 3). A two-dimensional volume of fluid (VOF) type model called the COBRAS (COrnell BReaking And Structure) model, which is based on the Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) equations and the k–ε turbulence closure solver, is validated by experimental data and then applied to investigate wave dynamics for which laboratory data are unavailable. Additionally, a set of numerical experiments is conducted to examine the dynamic wave acting force due to waves impacting the seawall. Effects of wave nonlinearity and freeboard are elucidated. Special attention is given to a distinct vortex evolutionary behavior behind the seawall, in which the dynamic properties of entrapped air-bubbles are briefly addressed experimentally and numerically. 相似文献