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1.
浮式防波堤充分利用波能在水深方向的分布特性,在满足工程消浪要求的同时对海域水沙交换影响较小,且能够快速布置,在某些实际工程有一定应用前景。为了深入了解波浪作用下浮式防波堤的动力响应,基于OpenFOAM标准求解器olaFlow,在刚体运动求解计算中植入锚链求解模块MOODY(mooring cable dynamics),实现了基于重叠网格方法的浮体运动与锚链受力耦合求解,建立了锚链系泊浮式防波堤动力响应的二维数值模型。利用该数值模型对锚链系泊单方箱浮式防波堤在波浪作用下的透射系数、运动响应、锚链张力进行了模拟,并和相关试验结果进行了比较。结果表明,模型能够准确模拟二维波浪和浮式防波堤的相互作用,并用于三维模型的改进。 相似文献
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浮式防波堤在港口海岸工程、近海工程、海洋工程和水产养殖等诸多领域有广阔的应用前景。与单浮箱式浮式防波堤相比,多浮箱式浮式防波堤可提高其消浪性能。对双浮箱式浮式防波堤进行了二维波浪物理模型试验,分析了浮箱宽度、前后浮箱连接方式、前后浮箱间距以及浮箱入水深度等因素对浮式防波堤消浪性能的影响。研究结果表明:对于单浮箱式浮式防波堤,试验范围内浮箱宽度增大一倍后消浪效果改善并不相对明显;前后浮箱刚性连接的双浮箱式浮堤的波浪透射系数均小于前后浮箱自由的双浮箱式浮堤和相同浮箱宽度的单浮箱式浮堤,浮堤消浪性能提高;由于前后浮箱相对间距太大时前后浮箱的相互作用减弱,浮堤的波浪反射系数变小,而不同前后浮箱相对间距的波能损耗系数整体上差别较小,双浮箱式浮堤的波浪透射系数整体上随着前后浮箱相对间距D/2B的增大先减小然后变大,在相对间距D/2B为1.0~1.5时双浮箱式浮堤的波浪透射系数相比最小;不同波高和波浪周期下,浮堤的波浪透射系数均随着浮箱相对入水深度的增大而减小。 相似文献
3.
针对海工作业平台、海洋养殖网箱等海洋装备的安全防护问题，提出了一种带空气透平的后弯管浮式防波堤，该空气透平既可将作用在防波堤上的波浪能转化成机械能并用于发电，还可显著减小防波堤的锚链力。在介绍了防波堤原理和结构特点的基础上，设计了物理实验模型，并在实验室造波池内进行了模型试验，研究了波浪周期、波高、吃水深度与弯管数量等因素对后弯管浮式防波堤透射系数和锚链力的影响规律。研究结果表明，波浪周期越短，波高越低，防波堤的透射系数越小，锚
链力越小，其消波性能优于传统的浮式防波堤. 相似文献
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波能装置-浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成,兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置,能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置-浮式防波堤的结构型式,其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构,在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势。本文针对导桩锚泊的非对称式方箱-三角形挡浪板和方箱-垂直挡浪板两种浮体结构型式,通过数值模拟的方式,对比分析其水动力特性和波能俘获特性。数值模型基于黏性流体理论,以Navier-Stokes方程为控制方程,并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用,探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能（消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性）变化趋势。结果表明,在近岸波浪条件下（5～8 s）,垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪（5～6 s）,而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪（6～7.5 s）。随着水深增大,波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势。在主浮体吃水相同的情况下（排水量不同）,两种结构的透射系数基本一致;而在排水量相同（主浮体吃水不同）的情况下,垂直挡板结构型式的防波效果更好,三角挡板结构型... 相似文献
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浮式防波堤与振荡浮子式波浪能转换装置集成是一种较为合理的波浪能开发利用方式,基于方箱式浮式防波堤—波浪能转换集成系统和幕帘式防波堤的研究成果,提出了一种新型方箱—垂直挡浪板式浮式防波堤—波浪能转换集成系统,建立数学模型对该集成系统的水动力特性和能量输出特性进行研究。模型基于N-S方程,采用紧致插值曲线(CIP)方法结合浸没边界法(IBM)求解。运用数值模型探究在一定波浪条件下,动力输出系统(PTO)阻尼力的大小以及挡浪板对集成系统的水动力特性和能量转换特性的影响,得到如下结论:集成系统的俘获宽度比随PTO阻尼力的增大呈现先增大后减小的趋势,在阻尼力F_(PTO)=150 N时达到最大;相对于方箱型集成系统,增设0.1 m挡浪板后可使其最大俘获宽度比η_e提高33%左右;此外,集成系统的俘获宽度比随挡浪板长度增加而增大,增长趋势逐渐变缓,在挡浪板长度S_p=0.5 m时达到最大,此时俘获宽度比η_e=0.563 1。 相似文献
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提出了一种将波浪中倾斜板问题等效化简为波浪中水平板单元组的方法,该方法建立在使用分离变量法求解水工结构边值问题的基础上,并使用伽辽金法精确求解连续边界条件,确定考虑衰减波态的速度势函数,从而求解没水倾斜板结构的消波性能。等效化简法计算精度于边界元法相当,且计算单元数量少、开销低。基于二维线性势波理论,对没水倾斜板式防波堤消波性能分析显示,没水板的倾斜角度、没水深度与板长是结构消波性能的控制因素:没水倾斜板防波堤的消波性能优于没水水平板防波堤的消波性能,随着没水板结构的倾斜角度增大,没水倾斜板结构的波浪透射系数显著减小,且长板优于短板,浅板优于深板;与前人的水槽实验对比显示,相对没水深度与波陡影响结构的消波性能,且波陡造成的波浪破碎贡献了显著的波能消耗。该结论对板式防波堤的结构配置、优化设计有重要意义。 相似文献
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波浪与起伏水平板防波堤相互作用数值模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
利用自主研发的基于紧致插值曲线CIP(constrained interpolation profile)方法的数学模型,开展规则波与起伏水平板防波堤相互作用的数值模拟研究。模型在笛卡尔直角坐标下建立,以CIP方法为流场基本求解器,分步求解Navier-Stokes方程,利用高精度的流体体积类型的THINC/SW (tangent of hyperbola for interface capturing with slope weighting)方法重构自由液面,采用浸入边界IBM(immersed boundary method)方法处理波浪与起伏板防波堤的耦合作用问题,通过动量源项造波方法模拟波浪的产生。重点关注波浪的浅水变形和板两端涡旋脱落的非线性现象,分析不同潜深、波要素下的板周围流场分布、板的运动响应和波浪的反透射系数。结果表明:起伏水平板主要通过能量反射、板上浅水变形和板两端的涡脱落消能,能有效减小板后波高,具有作为防波堤的可行性。 相似文献
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透空格栅板式防波堤是一种新型防波堤结构,为了促进该结构在实际工程中的应用,论文通过模型试验研究其所受波浪点压力和波浪总力的特征。试验结果表明,在规则波作用下,下层水平格栅板所受波浪点压力较上层水平格栅板大,且防波堤中前端波浪点压力分布不规律;相对板宽B/L对该防波堤所受波浪总力的影响较大,相对板间距S/h对其整体稳定性的影响次之,而相对波高H/h主要影响该防波堤的垂向受力;此外,当上层水平格栅板与静水面齐平且孔隙率相对较大时,该防波堤所受波浪总力最小,对其整体稳定性最有利。 相似文献
9.
在现有的矩形方箱和透空结构的基础上，提出一种由立管和水平板组合而成的消浪结构。利用波浪水槽物理模型试验，测试该结构在单向规则波作用下的消浪性能。分别探讨了其单排布置和双排布置时的透射系数随结构宽度、相对吃水深
度、相对间距等因素的变化规律。结果表明：单排布置时，透射系数随结构宽度的增大而减小，总体上随吃水深度的增大而减小；双排布置时，透射系数相对总宽度相同的单体结构减少 10 %，透射系数随吃水深度的增大而减小，前后间距对透射系数的影响不明显。对试验结果数据进行曲线拟合，得到了透射系数关于各影响因素的函数表达式。 相似文献
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依据波浪理论,分析了波浪经过网衣后的流体特性和边界条件,研究了网衣的波浪水动力、波浪透射系数与网衣尺度、特征参数、波浪参数等的关系。设计预加张力放射系泊法进行网衣构件水槽波浪试验。试验构件由10种PE网衣和HDPE框架装配而成,试验工况是规则波,周期为0·8—2·0s,波高为50—250mm。结果表明,作用在网衣上的水平波浪力变化规律与波浪基本一致,呈现周期性和不对称性变化;波浪力变化曲线呈现司托克斯二阶波形状,波峰较陡,波谷较平坦,和波面图相似;网衣水平波浪力周期峰值大约与波高的2·6次方、波长的0·8次方成比例,与网衣宽度l线性相关;随着特征参数d/a增大,网衣波浪力呈线性增加变化,透射系数减少,网衣消浪能力主要集中在网衣水表层。同时设计多层网衣组合的柔性浮式防波堤波浪试验,其消浪能力除了与网衣尺寸、特征参数等相关以外,还与网衣间隔距离有一定的关系。水槽试验时波浪最小透射系数下降到71%左右,从经济、实用角度表明,可用网衣来制作能防护渔业设施的柔性浮式防波堤。 相似文献
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Experimental Study of A Pile-Restrained Floating Breakwater Constructed of Pontoon and Plates 总被引：3，自引：3，他引：0
A pile-restrained pontoon-plate floating breakwater is proposed in this paper.The laboratory physical-model tests are conducted to investigate the wave-dissipation property and heave-motion response of a model.The influence of the model′s geometric parameters including relative pontoon width,plate width,number of plates and pontoon draft on wave-dissipation performance and heave-motion response are discussed,as well as the correlation between these two factors.The result indicates that wave-dissipation performance of the proposed structure is better than the pontoon structure:its transmission coefficient and heave-motion height are reduced by 0.2 and 0.3,respectively,in comparison with those of the pile-restrained pontoon model at a relative pontoon width of 0.2. 相似文献
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圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
提出了一种由多层圆弧板组成的新型透空式防波堤结构,并对其在二维规则波浪作用下的消波性能进行了物理模型试验研究。在不同入射波高条件下,对圆弧板和水平板透空结构的消波性能进行了比较分析,探讨了圆弧板间距和层数对圆弧板透空式结构消波性能的影响。研究结果表明,圆弧板透空式结构的消波效果优于水平板式透空结构,在相对宽度为0.2时,可以使透射系数达0.5以下。随着圆弧板间距从0.15 m减小到0.05 m时,消波效果逐步提升,而圆弧板的层数对结构的消波性能也有一定影响。 相似文献
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弧板式透空堤消浪性能影响因素数值研究 总被引：1，自引：0，他引：1
弧板式透空堤是由弧型板组成的新型防波堤结构。为探讨其透射系数的影响因素,利用Fluent软件基于N-S方程构建了波浪与板式透空堤相互作用的数值模型,讨论了相对潜深、入射波周期、相对波高、相对板宽和结构型式对透射系数的影响。结果表明:弧板式透空堤的透射系数随着相对波高和入射波周期的增大而增大,在静水面附近透射系数最小,尤以静水面和略高于静水面时的消浪效果最佳;在相同波浪要素条件下,静水面及其上0.02 m和0.04 m位置处,弧板式透空堤的消浪效果明显优于平板式透空堤。 相似文献
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由于台风等恶劣海洋条件的影响,海上浮筏式养殖结构极易遭受破坏。浮筏式海水养殖结构系统由多个浮子、连接走板和系泊缆组成。文中研究了不同走板材料对浮筏结构在波浪中动力响应的影响。通过基于势流理论的软件WAMIT计算获得了浮子的附加质量系数。利用海洋工程软件OrcaFlex计算模拟了浮筏结构在波浪中的时历响应,并分析比较了采用不同走板材料的浮筏结构在海浪中的水弹性差异。研究结果表明,木制浮筏相对新型高密度聚乙烯（high density polyethylene,简称HDPE）材料在波浪中受到的弯矩更大,可能更容易受到破坏。另外,对比分析了直接计算的结构最大响应和基于瑞利分布预测的最大响应值（MPM）,结果表明结构最大垂向运动基本符合瑞利分布,而水平运动最大值由于受系泊系统非线性影响,与瑞利分布有一定差异。 相似文献
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The hydrodynamic properties of a dual pontoon floating breakwater consisting of a pair of floating cylinders of rectangular section, connected by a rigid deck, is investigated theoretically. The structure is partially restrained by linear symmetric moorings fore and aft. The fluid motion is idealized as linearized, two-dimensional potential flow and the equation of motion of the breakwater is taken to be that of a two-dimensional rigid body undergoing surge, heave and pitch motions. The solution for the fluid motion is obtained by the boundary integral equation method using an appropriate Green's function. Numerical results are presented which illustrate the effects of the various wave and structural parameters on the efficiency of the breakwater as a barrier to wave action. It is found that the wave reflection properties of the structure depend strongly on the width, draft and spacing of the pontoons and the mooring line stiffness, while the excess buoyancy of the system is of lesser importance. 相似文献
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In this paper, the hydrodynamic efficiency of a floating breakwater system is experimentally studied by use of physical models. Regular waves with wide ranges of wave heights and periods are tested. The efficiency of the breakwater is presented as a function of the wave transmission, reflection, and energy dissipation coefficients. Different parameters affecting the breakwater efficiency are investigated, e.g. the number of the under connected vertical plates, the length of the mooring wire, and the wave length. It is found that, the transmission coefficient kt decreases with the increase of the relative breakwater width B/L, the number of plates n and the relative wire length l/h, while the reflection coefficient kr takes the opposite trend. Therefore, it is possible to achieve kt values smaller than 0.25 and kr values larger than 0.80 when B/L is larger than 0.25 for the case of l/h-1.5 and n=4. In addition, empirical equations used for estimating the transmission and reflection coefficients are developed by using the dimensionless analysis, regression analysis and measured data and verified by different theoretical and experimental results. 相似文献
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鉴于双弧板式透空堤的消浪性能仍不理想,提出了一种潜堤—双弧板组合结构,并基于OpenFOAM软件建立了波浪与该结构相互作用的数值模型,采用试验结果对所建数值模型进行验证。在此基础上,讨论了该新型结构的消浪特性、波压力分布特征以及所受波浪力的影响因素。结果表明,透射系数随相对板宽的增大而减小,反射系数则相反。透射与反射系数随相对潜深的变化较为显著。当结构位于静水位上方（即相对潜深为-0.05）时,透射系数最小而反射系数最大;当结构位于静水位下方（即相对潜深为0.05）时,透射系数最大而反射系数最小。该组合结构两块弧板上下表面的正负压力变化关于横轴近似对称,不同测点处的压力值差异显著。水平波浪力与垂直波浪力的变化趋势大致相似,但垂直波浪力远大于水平波浪力。研究结果可为其工程应用提供理论指导与技术支撑。 相似文献
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In recent years floating breakwaters are considered for creating calm basin under open sea conditions for short period of time. In this paper, experimental studies on the performance characteristics of a horizontal floating plate breakwater are presented. The results of this two-dimensional model study are for regular waves of shallow and intermediate water depths. Analysis of the results shows that the transmission coefficient is strongly influenced by wave steepness and relative length of breakwater. It is also found to be dependent, to a lesser extent, on the relative depth of draft. Mooring forces are found to increase with increasing wave steepness and relative depth of draft. The performance of this breakwater is compared with other types of breakwater reported by earlier workers. 相似文献
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Floating pontoon breakwaters 总被引：1，自引：0，他引：1
The hydrodynamic properties of a pair of long floating pontoon breakwaters of rectangular section are investigated theoretically. The structures are partially restrained by linear symmetric moorings fore and aft. The fluid motion is idealized as linearized, two-dimensional potential flow. The breakwater motions are assumed to be two-dimensional, in surge, heave and pitch. The solution for the fluid motion is obtained by the boundary integral equation method using an appropriate Green's function. Numerical results are presented that illustrate the effects of the various wave and structural parameters on the efficiency of the breakwaters as barriers to wave action. It is found that the wave reflection properties of the structures depend strongly on their width, draft and spacing and the mooring line stiffnesses, while their excess buoyancy is of lesser importance. 相似文献
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《Applied Ocean Research》2005,27(4-5):187-208
In the present paper, the performance of a moored floating breakwater under the action of normal incident waves is investigated in the frequency domain. A three-dimensional hydrodynamic model of the floating body is coupled with a static and dynamic model of the mooring lines, using an iterative procedure. The stiffness coefficients of the mooring lines in six degrees of freedom of the floating breakwater are derived based on the differential changes of mooring lines' tensions caused by the static motions of the floating body. The model of the moored floating system is compared with experimental and numerical results of other investigators. An extensive parametric study is performed to investigate the effect of different configurations (length of mooring lines and draft) on the performance of the moored floating breakwater. The draft of the floating breakwater is changed through the appropriate modification of mooring lines' length. Numerical results demonstrate the effects of the wave characteristics and mooring lines' conditions (slack-taut). The existence of ‘optimum’ configuration of the moored floating breakwater in terms of wave elevation coefficients and mooring lines' forces is clearly demonstrated, through a decision framework. 相似文献