不规则波作用斜坡堤越浪的数值研究
发布时间：2022-10-20 08:39
越浪量是斜坡堤断面设计时关注的一项重要指标,其主要用途之一就是确定斜坡堤的顶高程;而堤顶高程的取值直接关系到斜坡堤本身及堤后结构物的安全、工程的投资及海岸景观的观赏性;因此为保证斜坡堤设计的安全性、经济性及观赏性,需要准确预测斜坡堤的越浪量。本文采用粘性流体的连续性方程、雷诺时均Navier-Stokes方程作为基本控制方程,RNG k-ε模型模拟湍流效应,流体体积法（VOF）追踪流体自由表面,借助FLUENT软件,构建了一个主动吸收式造波的数值水槽。将数值模拟得到的波浪时间序列、频谱及波参数与目标值进行对比,测试了水槽的性能,测试结果表明:所构建水槽能准确有效地模拟目标波浪,并且能有效地消除造波端产生的二次反射。应用所开发的数值水槽,对顶部无胸墙和放置胸墙两种断面类型的斜坡堤在不规则波入射情况下的越浪进行模拟,分别描述了两种类型断面的越浪过程,及各自的越浪特征。根据模拟结果计算出平均越浪量,数模计算值与物模试验值的对比结果表明:本文数值模式能够准确有效地计算斜坡堤在不规则波入射情况下的平均越浪量。针对堤顶设置胸墙的斜坡堤,以规范计算值和物模试验结果为验证,分析了其平均越浪量在不同断面...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究概况
1.2.1 平均越浪量
1.2.2 单波越浪量
1.3 本文主要研究内容
2 数值模型及其计算方法
2.1 控制方程
2.2 湍流模型
2.3 自由表面追踪方法
2.4 数值模型的求解方法
2.4.1 数值模型的离散
2.4.2 离散方程的求解方法
2.5 造波、消波功能的实现
2.6 越浪量计算方法
2.7 本章小结
3 数值水槽的建立
3.1 造波理论
3.1.1 规则波的模拟方法
3.1.2 不规则波的模拟方法
3.1.3 主动吸收式造波理论
3.2 消波理论
3.3 数值水槽性能测试
3.3.1 规则波的模拟
3.3.2 不规则波的模拟
3.4 本章小结
4 平均越浪量的数值研究
4.1 数值模式的验证
4.1.1 无胸墙斜坡堤越浪的数值模拟
4.1.2 带胸墙斜坡堤越浪的数值模拟
4.2 断面尺寸对带胸墙斜坡堤平均越浪量的影响
4.2.1 堤顶超高H_c~1对平均越浪量Q的影响
4.2.2 斜坡坡比m对平均越浪量Q的影响
4.2.3 坡肩宽度b_1对平均越浪量Q的影响
4.2.4 坡肩高度H_c对平均越浪量Q的影响
4.3 本章小结
5 单波越浪量的数值研究
5.1 数值模式的验证
5.2 带胸墙斜坡堤单波越浪量的研究
5.2.1 单波越浪量的分析方法
5.2.2 “Weibull分布法”计算带胸墙斜坡堤单波越浪量
5.2.3 带胸墙斜坡堤单波越浪量计算关系式
5.3 带胸墙斜坡堤单波越浪量的计算
5.4 本章小结
6 结论与展望
参考文献
附录A主要符号的意义和单位
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑护面块体影响的越浪数值模拟[J]. 郭立栋,孙大鹏,王鹏,黄明汉. 水运工程. 2014(05)
[2]斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟[J]. 杨锦凌,孙大鹏,吴浩,李玉成. 海洋工程. 2013(02)
[3]规则波作用下带栅栏板海堤越浪的数值模拟[J]. 张志杰,吴卫,王本龙,刘桦. 力学季刊. 2012(02)
[4]海堤上波浪爬高与越浪计算分析[J]. 王鹏,孙大鹏,吴浩. 海洋工程. 2011(04)
[5]不规则波作用下海堤越浪量试验研究[J]. 陈国平,周益人,严士常. 水运工程. 2010(03)
[6]不规则波作用下波浪爬高计算方法[J]. 陈国平,王铮,袁文喜,陈佳. 水运工程. 2010(02)
[7]斜向和多向不规则波在斜坡堤上的单波越浪量的实验研究[J]. 李晓亮,俞聿修. 海洋学报(中文版). 2007(06)
[8]斜向和多向不规则波在斜坡堤上的平均越浪量的试验研究[J]. 李晓亮,俞聿修,赵凤亚,鲁桂荣. 海洋学报(中文版). 2007(01)
[9]带异形块体海堤越浪的数值模拟[J]. 张九山,吴卫,王本龙,刘桦,卢永金. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(05)
[10]海堤越浪的数值模拟[J]. 周勤俊,王本龙,兰雅梅,刘桦. 力学季刊. 2005(04)
博士论文
[1]基于BEM与VOF波浪耦合模型的斜坡堤越浪研究[D]. 郭立栋.大连理工大学 2013
[2]斜向和多向不规则波在斜坡堤上越浪量的研究[D]. 李晓亮.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]规则波与不规则波的海堤越浪数值模拟[D]. 关大玮.华南理工大学 2016
[2]基于OpenFOAM的带弧形防浪墙斜坡堤越浪数值模拟[D]. 闫科谛.天津大学 2016
[3]基于OpenFOAM的主动吸收式数值波浪水槽研究[D]. 王修亭.天津大学 2015
[4]基于非静压方程的斜坡堤越浪数值模拟研究[D]. 吴辰.天津大学 2014
[5]基于质量源方法的斜坡堤越浪数值研究[D]. 黄宁.大连理工大学 2014
[6]动量源方法模拟斜坡堤爬高和越浪[D]. 杨锦凌.大连理工大学 2012
[7]斜坡式海堤越浪量及越浪流试验研究[D]. 范红霞.河海大学 2006
本文编号：3694142
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究概况
1.2.1 平均越浪量
1.2.2 单波越浪量
1.3 本文主要研究内容
2 数值模型及其计算方法
2.1 控制方程
2.2 湍流模型
2.3 自由表面追踪方法
2.4 数值模型的求解方法
2.4.1 数值模型的离散
2.4.2 离散方程的求解方法
2.5 造波、消波功能的实现
2.6 越浪量计算方法
2.7 本章小结
3 数值水槽的建立
3.1 造波理论
3.1.1 规则波的模拟方法
3.1.2 不规则波的模拟方法
3.1.3 主动吸收式造波理论
3.2 消波理论
3.3 数值水槽性能测试
3.3.1 规则波的模拟
3.3.2 不规则波的模拟
3.4 本章小结
4 平均越浪量的数值研究
4.1 数值模式的验证
4.1.1 无胸墙斜坡堤越浪的数值模拟
4.1.2 带胸墙斜坡堤越浪的数值模拟
4.2 断面尺寸对带胸墙斜坡堤平均越浪量的影响
4.2.1 堤顶超高H_c~1对平均越浪量Q的影响
4.2.2 斜坡坡比m对平均越浪量Q的影响
4.2.3 坡肩宽度b_1对平均越浪量Q的影响
4.2.4 坡肩高度H_c对平均越浪量Q的影响
4.3 本章小结
5 单波越浪量的数值研究
5.1 数值模式的验证
5.2 带胸墙斜坡堤单波越浪量的研究
5.2.1 单波越浪量的分析方法
5.2.2 “Weibull分布法”计算带胸墙斜坡堤单波越浪量
5.2.3 带胸墙斜坡堤单波越浪量计算关系式
5.3 带胸墙斜坡堤单波越浪量的计算
5.4 本章小结
6 结论与展望
参考文献
附录A主要符号的意义和单位
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑护面块体影响的越浪数值模拟[J]. 郭立栋,孙大鹏,王鹏,黄明汉. 水运工程. 2014(05)
[2]斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟[J]. 杨锦凌,孙大鹏,吴浩,李玉成. 海洋工程. 2013(02)
[3]规则波作用下带栅栏板海堤越浪的数值模拟[J]. 张志杰,吴卫,王本龙,刘桦. 力学季刊. 2012(02)
[4]海堤上波浪爬高与越浪计算分析[J]. 王鹏,孙大鹏,吴浩. 海洋工程. 2011(04)
[5]不规则波作用下海堤越浪量试验研究[J]. 陈国平,周益人,严士常. 水运工程. 2010(03)
[6]不规则波作用下波浪爬高计算方法[J]. 陈国平,王铮,袁文喜,陈佳. 水运工程. 2010(02)
[7]斜向和多向不规则波在斜坡堤上的单波越浪量的实验研究[J]. 李晓亮,俞聿修. 海洋学报(中文版). 2007(06)
[8]斜向和多向不规则波在斜坡堤上的平均越浪量的试验研究[J]. 李晓亮,俞聿修,赵凤亚,鲁桂荣. 海洋学报(中文版). 2007(01)
[9]带异形块体海堤越浪的数值模拟[J]. 张九山,吴卫,王本龙,刘桦,卢永金. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(05)
[10]海堤越浪的数值模拟[J]. 周勤俊,王本龙,兰雅梅,刘桦. 力学季刊. 2005(04)
博士论文
[1]基于BEM与VOF波浪耦合模型的斜坡堤越浪研究[D]. 郭立栋.大连理工大学 2013
[2]斜向和多向不规则波在斜坡堤上越浪量的研究[D]. 李晓亮.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]规则波与不规则波的海堤越浪数值模拟[D]. 关大玮.华南理工大学 2016
[2]基于OpenFOAM的带弧形防浪墙斜坡堤越浪数值模拟[D]. 闫科谛.天津大学 2016
[3]基于OpenFOAM的主动吸收式数值波浪水槽研究[D]. 王修亭.天津大学 2015
[4]基于非静压方程的斜坡堤越浪数值模拟研究[D]. 吴辰.天津大学 2014
[5]基于质量源方法的斜坡堤越浪数值研究[D]. 黄宁.大连理工大学 2014
[6]动量源方法模拟斜坡堤爬高和越浪[D]. 杨锦凌.大连理工大学 2012
[7]斜坡式海堤越浪量及越浪流试验研究[D]. 范红霞.河海大学 2006
本文编号：3694142
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