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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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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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对美国<海岸防护手册>(SPM)中估计不规则波浪下越浪率的计算公式作了分析并对其不足进行了改进,提出利用规则波越浪率来计算不规则波作用下越浪率的一个新的公式.认为当建筑物堤顶高程(从静水面算起)为零时,越浪率不仅与波高有关,波速也是一个重要的影响因素,SPM 法的假定不符合实际的工况,导致 SPM 法不是低估就是高估了越浪率的大小.通过数值模拟,将新改进的公式与 SPM 法、实验数据、以及经验公式作了对比,表明新公式是比较合理的,其计算结果可以作为工程设计的参考依据. 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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当波浪传播至近岸浅水区时易发生破碎,波浪破碎后水体直接拍击单桩结构,其波浪作用力显著增大,可能导致结构失稳破坏。首先建立包括斜坡海床的数值波浪水槽,并与已有研究进行对比验证。进而开展考虑斜坡海床可渗透性的孤立波数值模拟,分析孤立波传播与浅水化破碎特征,着重研究竖直单桩上破碎波浪力的特性,及其与单桩位置、海床渗透率的关联性。数值研究发现:对于低渗透率海床,随着单桩位置由深水向岸线位置变动,其所受波浪力先增后减,所受波浪力最大的桩体位置随海床渗透率增加而从波浪破碎点前方移动至破碎点后1D处,而在高渗透率海床上不同位置处桩体所受波浪力均较小;随海床渗透率等梯度增加,海床消波作用逐渐增强,波浪破碎进程延缓,波浪破碎点向岸线方向加速移动,单桩上破碎波浪力呈整体下降趋势,但可能因波浪破碎点的位置变动导致部分位置桩体所受波浪力异常增大。 相似文献
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通过对不同几何结构和护面材质的海堤开展大量组次物理模型试验,得出越浪水体强烈的剪切力导致的后坡侵蚀和护面块体滑动被证明是海堤失稳的主要触发因素。建议工程标准和规范中考虑越浪流速和剪切力,将有利于溃堤风险的评估和预判。然而实验数据显示,海堤在越浪强度递增过程中的受压达到峰值的先后顺序为堤顶-挡浪墙-后坡。因此,瞬时水动力冲击导致的疲劳性破坏可能是另一种溃堤机理,虽没有在试验中出现,但需要时刻警惕。不同于广泛使用的允许越浪量,本项工作提出了针对我国沿海典型海堤类型的溃堤越浪量阈值建议值。这使得通过经验公式计算和预测溃堤风险变成可能。溃堤越浪量很大程度上受护面材质、后坡坡度和挡浪墙高度影响,但在试验中没有体现对堤顶宽度的敏感性。试验结果表明,对于相同的海堤结构和堤顶高程,相对于没有挡浪墙的海堤增设挡浪墙有可能是对海堤稳定性的一种降低。但这还需要进一步被其他研究者和工程师讨论验证。 相似文献
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基于计算流体力学软件的三维数值模拟技术,分析了碟形越浪式波能发电装置的越浪性能,通过构建基于水气两相VOF(Volume of Fluid)模型的三维数值波浪水槽对该装置进行三维数值模拟研究,数值计算结果与物理试验结果相互对比验证较为吻合,验证了所构建的三维数值波浪水槽的可靠性,通过考察装置的坡度、导流叶片个数、干舷高度对越浪性能的影响确定装置的最优结构参数。结果表明,在装置的斜坡面边缘增加回流板可减少波浪的反射,提高装置的越浪性能。在数值模拟中将装置的斜坡面边缘处安装回流板对碟形越浪式波能发电装置参数进行优化,通过分析回流板的长度对装置越浪性能的影响来探索最优回流板长度。 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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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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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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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
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This paper presents results obtained from a series of experiments conducted in wave flume to assess the influence of the offshore low-crested breakwater as a defence structure in reducing the wave forces on vertical seawall. The main aim of the tests was to know the effect of crest elevation of the offshore low-crested breakwater as a rehabilitation structure for the existing damaged shore protection structures. In this study five relative breakwater heights are used and associated flow evolution was analyzed. With the sections proposed in this study, it is possible to achieve considerable reduction of wave force on the seawall. Modification factor is proposed to estimate the shoreward force on the seawall defenced by low-crested breakwater. 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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The hydrodynamic efficiencies of caisson-type vertical porous seawalls used for protecting coastal areas were calculated in this study. Physical models were developed to compare the wave reflection from vertical plane, semi-porous, and porous seawalls caused by both regular and random waves. Tests were carried out for a wide range of wave heights, wave periods, and different water depths (d=0.165, 0.270 and 0.375 m). The performance regarding the reflected waves from porous and semi-porous seawalls showed improvement when compared with those from the plane seawall. The reflection coefficients of the porous and semi-porous seawalls were calculated as 0.6 and 0.75, respectively, while the coefficient for the fully reflecting plane vertical wall was significantly higher (0.9). It was also observed that the reflection coefficient decreases with increase in wave steepness and relative water depth. In addition, the reduction in the reflection coefficient of porous and semi-porous seawalls, as compared to that of a plane seawall, was observed for both regular and random waves. New equations were also proposed to calculate the reflection coefficient of different types of seawalls with the aid of laboratory experiments. By verifying the developed equations using some other experimental data, it was validated that the equations could be used for practical situations. The results of the present study can be applied to optimize the design of vertical seawalls and for coastal protecting schemes. 相似文献
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The phenomenon of overtopping is traditionally studied for well-emerged harbour structures and often focuses on safety and stability. In this paper laboratory tests are presented and analysed to sharpen the hypothesis that overtopping is capable of changing the horizontal circulation pattern around low-crested structures. A unique data set from laboratory experiments was acquired in the wave basin at Delft University of Technology. The experiments were performed using an emerged impermeable low-crested structure (three freeboards and three different wave conditions for each freeboard) and yielded nine different combinations of set-up and overtopping driving forces. Using this information it was possible to quantify the changes in cross-shore and longshore velocity induced by the overtopping and the set-up changes under the different freeboard and wave conditions described. It is found that overtopping enhances the outgoing flows (longshore velocities parallel to the structure) away from the lee side of the structure and dampens the water level gradient driven flow towards the structure. 相似文献