波浪與開孔沉箱相互作用的數(shù)值研究.pdf

1、開孔沉箱作為一種新型港口和海岸防護結(jié)構(gòu)物自上世紀中葉被提出以來，因其具有消浪效果好且工程成本低等優(yōu)點，已得到廣泛的科學(xué)研究和工程應(yīng)用。就目前的研究成果來看，對于波浪與開孔沉箱相互作用的物模試驗成果較為豐富，但是數(shù)值模擬研究特別是波浪與雙層開孔沉箱相互作用的數(shù)值模擬成果相對較少且數(shù)值方法較為單一，其中時域內(nèi)準確地完成對自由水面的追蹤，是建立波浪與開孔沉箱相互作用數(shù)值模式過程中的難點問題之一。CLEAR-VOF方法的問世對于解決該問題提供了

2、新的思路，這是本文進行數(shù)值計算依賴的關(guān)鍵手段。
　　本文首先利用三步有限元方法離散Navier-Stokes方程，并借助CLEAR-VOF方法、大渦模擬方法追蹤水體自由表面和模擬湍流效應(yīng)，建立了二維數(shù)值波浪水槽，成功模擬了規(guī)則波的傳播。籍此研究了規(guī)則波作用下單層開孔沉箱的反射率和波浪總水平力，并與其他學(xué)者的物模試驗結(jié)果和數(shù)模結(jié)果進行了對比，吻合良好且規(guī)律性明顯，為波浪與開孔沉箱相互作用問題的研究探索了一種新的數(shù)值模式。
　　

3、在此基礎(chǔ)上，本文進行了波浪與雙層開孔沉箱相互作用的數(shù)值試驗，分析了反射率和波峰總水平力比等指標(biāo)，并與其他學(xué)者的物模試驗結(jié)果進行對比，吻合良好，進一步驗證了本文數(shù)值模式的可靠性。分析了總消浪室相對寬度、后消浪室相對寬度、波陡、相對水深和前開孔墻開孔率等無量綱量對波谷總水平力比的影響關(guān)系并成功擬合經(jīng)驗關(guān)系式，指出雙層開孔沉箱波谷總水平力比主要受總消浪室相對寬度和相對水深的影響且大致呈現(xiàn)線性遞減關(guān)系。
　　最后以某工程為例，進行了實際尺