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分层斜坡越浪式波能发电装置作为一种重要的波能转换型式,在开发利用波浪能的同时,可与防波堤或护岸工程相结合,将海岸工程的被动消能变为主动吸能,提高综合效益。在实际工程应用中,分层斜坡越浪式发电装置引浪面在波浪荷载作用下的安全性成为首要问题,由于其引浪面与防波堤或护岸的护面对水体磨阻影响不同,因此水体对结构的作用力不同,已有的斜坡式防波堤所受波浪荷载的研究无法用于指导分层斜坡越浪式发电装置引浪面的结构强度设计。通过水工物理模型试验,对分层越浪装置引浪面在不同波况条件下的结构受力进行研究分析,获得越浪装置引浪面上点压力及波浪力的分布规律,为装置的结构设计提供理论指导及设计支持。 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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碟形越浪式波能发电装置是1种新型的波能发电装置,本文对其几何形状及尺寸进行了初始设计。通过对装置越浪性能的物理模型试验研究,揭示了装置越浪量与入射波要素的变化关系,得到了不同干舷高度在各入射波要素下装置的波能俘获能力。 相似文献
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采用黏性流体的连续性方程、雷诺时均N-S方程作为基本控制方程,RNG k-ε模型模拟湍流效应,VOF方法捕捉流体自由表面,结合主动吸收式造波理论,借助FLUENT软件建立二维不规则波数值水槽。在验证数值水槽造波性能的基础上,数值模拟带胸墙斜坡堤的越浪,并将数值计算的平均越浪量与已有物模试验值进行对比,两者趋势一致,吻合良好;表明该数值水槽模拟不规则波作用带胸墙斜坡堤越浪的准确性。针对带胸墙斜坡堤,藉此分析了堤顶超高、斜坡坡比、坡肩宽度及坡肩高度对其平均越浪量影响的规律性,研究成果对斜坡堤工程设计具有重要的参考意义。 相似文献
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为合理确定防浪建筑物的越浪量,基于含非静水压力梯度项的非线性浅水方程建立了近岸波浪越浪数值模型。通过采用域内造波、消波并结合波前静压假定的破碎模型,模拟了规则波和不规则波在斜坡上的波浪传播变形,并在此基础上进行了越浪量数值计算。数值计算结果与物理模型实验结果表明,非静压模型可合理地描述波浪破碎点位置、破碎后的波高、增减水以及斜坡上的堤后越浪量。数值模型具有较高的计算精度和计算效率,可为实际工程防浪建筑物越浪以及堤顶高程的设计提供一种新的数值研究手段。 相似文献
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应用经CSPM法和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了主动吸收无反射数值波浪水槽,研究波浪作用下多孔介质结构的水动力特性。流体运动控制方程采用N-S方程,多孔渗水结构内流体的运动控制方程考虑渗流力的影响。数值计算结果给出了水槽内不同位置测点的波面历时曲线和越浪量随时间变化曲线,并同试验结果和Philip Liu的数值计算结果进行了比较。并对一个波浪周期内斜坡堤多孔介质结构内外的速度场和压力分布进行了讨论分析。计算分析表明,数值计算波面较Philip Liu的计算结果与试验结果吻合更好。说明应用SPH方法建立的二维数学模型能够较好地模拟破碎波在多孔渗水斜坡上的爬坡和越浪。 相似文献
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越浪式发电装置具有结构稳定、可靠性高等优点。在前人的研究基础上,对越浪式波能发电装置的模型进行了优化设计,通过模型实验研究了该波能发电装置在不同波况、不同干舷高度下对波能的俘获能力以及结构的受力情况。对越浪量的试验结果进行了无量纲分析,分别得出了越浪式模型装置的越浪量关于干舷高度和波高的指数函数拟合曲线,总结了两者对越浪量影响的普遍规律。通过对规则波和不规则波波浪作用下装置受力结果的归纳总结,探讨了波能装置波压力和浮托力变化的一般规律。本研究可为越浪式波能发电装置的研究提供参考依据,为波浪能的利用提供一定的参考价值。 相似文献
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不同掩护程度弧形胸墙波压力及越浪量试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为了明确斜坡堤弧形胸墙越浪量及波压力的变化规律,采用波浪水槽试验测量了弧形胸墙的越浪量和波压力。试验从斜坡堤弧形胸墙前的掩护程度等因素入手对弧形胸墙的返浪效果及波压力进行初步研究,得出不同掩护程度弧形胸墙的越浪量及波压力,发现掩护程度越好,弧形胸墙所受波压力越小;半掩护情况下越浪量最小,为实际工程设计提供了依据。 相似文献
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This paper describes the development of a numerical model for wave overtopping on seadikes. The model is based on the flux-conservative form of the nonlinear shallow water equations (NLSW) solved with a high order total variation diminishing (TVD), Roe-type scheme. The goal is to reliably predict the hydrodynamics of wave overtopping on the dike crest and along the inner slope, necessary for the breach modelling of seadikes. Besides the mean overtopping rate, the capability of simulating individual overtopping events is also required. It is shown theoretically that the effect of wave breaking through the drastic motion of surface rollers in the surfzone is not sufficiently described by the conventional nonlinear shallow water equations, neglecting wave setup from the mean water level and thus markedly reducing the model predictive capacity for wave overtopping. This is significantly improved by including an additional source term associated with the roller energy dissipation in the depth-averaged momentum equation. The developed model has been validated against four existing laboratory datasets of wave overtopping on dikes. The first two sets are to validate the roller term performance in improving the model prediction of wave overtopping of breaking waves. The last two sets are to test the model performance under more complex but realistic hydraulic and slope geometric conditions. The results confirm the merit of the supplemented roller term and also demonstrate that the model is robust and reliable for the prediction of wave overtopping on seadikes. 相似文献
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波浪溢流现象使得海堤受到了越浪和溢流的联合作用,复杂的水动力过程会引起海堤后坡产生严重的侵蚀破坏。基于FLUENT软件建立了二维数值波浪溢流水槽模型,该模型运用UDF速度边界造波法分析在不同超高条件下海堤后坡流量和水流厚度的水力学特性。结果表明数值模拟结果与前人物理模型试验结果吻合,该模型可以真实地模拟出海堤波浪溢流现象。在此基础上进一步研究了波浪溢流中越浪和溢流在不同相对超高条件下的主导性作用,而后建立了十分准确的波浪溢流海堤后坡稳定水流厚度计算公式。 相似文献
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A series of hydraulic model tests are carried out to investigate random wave run-up and overtopping on smooth, impermeable single slope and composite slope. Based on analysis of the influences of wave steepness, structure slope, incident wave angle, width of the berm and water depth on the berm and the wave run-up, empirical formulas for wave run-up on dike are proposed. Moreover, empirical formula on estimating the wave run-up on composite slope with multiple berms is presented for practical application of complex dike cross-section. The present study shows that the influence factors for wave overtopping are almost the same as those for wave run-up and the trend of the wave overtopping variation with main influence parameters is also similar to that for wave run-up. The trend of the wave overtopping discharge variations can be well described by two main factors, i.e. the wave run-up and the crest freeboard of the structure. A new prediction method for wave overtopping discharge is proposed for random waves. The proposed prediction formulas are applied to case study of over forty cases and the results show that the prediction methods are good enough for practical design purposes. 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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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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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