波浪与斜坡堤护面块体相互作用的SPH-DEM数值模拟

基于SPH方法和离散单元法(DEM)建立了二维流固耦合数值模型,模拟了波浪作用下斜坡式防波堤护面块体的水动力变化特性.流体模型采用经黎曼接触算法和CSPM修正后的SPH方法,水槽固壁和造波边界以及结构物边界采用固壁粒子法处理.离散护面块体的运动和受力采用DEM方法来模拟.流体与固体的交界面处满足界面力平衡条件.应用所建立的二维SPH-DEM耦合数值模型模拟了波浪与斜坡堤护面块体的相互作用,分析了波浪爬坡过程中的流场变化以及波压力沿胸墙的分布规律.物理模型试验验证了所建立的数学模型.     

波浪作用下斜坡堤干砌块石护面的稳定计算

利用波浪浮托力和斜坡数（伊里巴伦数）的相关关系，按照砌块跳脱失稳的力学图式，得到确定干砌块石稳定厚度的新计算公式。本文的结果显示：在较缓的斜歧上和较陡的斜坡上，波陡和水深对砌石厚度影响的变化规律是不同的。与现有的方法比较，本文的方法可适用较宽坡度范围的砌石护面计算。     

斜坡床面潜堤作用下的波浪传播变形

以斜坡上梯形潜堤为研究对象,在波浪水槽实验的基础上,分析斜坡上潜堤对规则波和椭圆余弦波传播变形的影响．通过分析潜堤前后波面的变化情况来研究波浪外观形态的改变,利用谱分析来研究波浪内部能量的改变．研究结果显示,由于斜坡床面潜堤的浅化作用,波浪不对称性加剧,波能在潜堤处急剧衰减．     

砌石护面斜坡堤胸墙上的波压力

本文在模型试验的基础上,讨论了砌石护面斜坡堤上有一定埋置深度的防浪胸墙上的波压力分布图式,并根据试验资料,经统计分析,提出了计算波压力的经验公式.     

波浪作用下空心块体堤身结构稳定性和消浪特性试验研究

为了研究波浪作用对空心块体稳定性与消浪效果的影响,依托长江口南槽航道治理一期工程,开展了系列水槽试验,分析了不同波浪要素(波高、周期)、水深和结构组合方式对空心块体堤身结构的稳定性、波浪力及结构前后波高的影响.结果 表明:在淹没状态下,空心块体主要受动水压力的作用,且试验水深越浅,空心块体所受到的最大波浪力越大,消浪效果越好.结构组合方式对空心块体的稳定性和消浪效果的影响不明显.不同位置的空心块体所受到的波浪力的大小不同,迎浪侧方块所受到的波浪力最大,背浪侧方块次之,中部方块最小.但空心块体总体受力较小,这有利于堤身结构的局部稳定.     

坡浪作用下斜坡堤干砌块石护面的稳定计算

利用坡浪浮托力和斜坡数（伊里巴伦数）的相关关系，按照砌块跳脱失稳的力学图式，得到确定干砌块石稳定厚度的新计算公式，本文的结果显示：在较缓的斜坡上和较陡的斜坡上，坡陡和水深对砌石厚度影响的变化规律是不同的，与现有的方法比较，本文的方法可适用较宽坡度范围的砌石护面计算。     

斜坡堤加糙插砌条石护面消浪效果试验研究

试验研究了加糙斜坡堤插砌条石护面的消浪特性及波浪爬高。考虑了斜坡提坡度、相对水深、波坦、平面与立面加糙率等因素对波浪爬高衰减系数ＫＲ的影响。试验获得了各种因素间的相关曲线,其中以平面加糙率对波浪爬高衰减系数影响较为明显。通过理论和试验结果分析,提出了计算加糙斜坡堤波浪爬高的计算公式。     

波浪作用下堤前沙质海床冲淤形态

通过水槽试验,研究了不规则破碎波作用下不同水深、不同波谱、不同粒径和不同海床坡度情况下堤前沙质海床的冲淤形态,按照波作用和泥沙粒径的相对关系,将其分为5种类型:堤前冲刷Ⅰ型、堤前冲刷Ⅱ型、堤前冲刷Ⅲ型、堤前淤积Ⅰ型和堤前淤积Ⅱ型,并分析了各种冲淤形态的形成过程.总结和比较了不同波浪作用引起的堤前海床冲淤形态之间的异同,从入射波组成的角度,揭示了不规则破碎波作用下堤前海床冲淤形态与立波及规则破碎波作用下冲淤形态的关系.     

浪波作用下斜坡式防波堤插砌条石护面厚度的试验研究

插砌条石护而斜坡式防波堤在我国渔港和地方港口工程建设中常常被采用。这种护面结构比一般抛石斜坡堤可节约较多的材料,有较好的抗浪性能。本文对斜缝插砌和平缝插砌两种结构型式做了力学分析,分析中考虑了条石间摩擦力的影响,得出条石临界稳定的力学平衡基本关系式,并通过模型试验对影响条石护面厚度及有关因素进行无因次分析,提出了确定插砌条石护面厚度的计算公式,可供今后工程设计使用。1 理论分析 1.1 插砌护面条石失稳力学图式 波浪作用下护面条石失稳情况由模型试验和现场调查表明,主要失稳形式是条石离开斜坡法向跳脱。以最不利条…     

基于分层Boussinesq方程的波浪通过斜坡上潜堤传播变形

在总结前人研究工作的基础上,运用分层Boussinesq方程对波浪通过斜坡上潜堤传播变形开展数值模拟研究．利用试验数据验证了二层Boussinesq方程波浪模型在该研究中具有很好的适用性和较高的精度．研究结果表明,相对堤顶水深和相对堤顶宽度对波浪外观形态和内部能量影响很大;相对堤顶水深越小,相对堤顶宽度越大,波形变换越显著,堤后波浪主频能量减少越剧烈．     

孤立波作用下斜坡堤越浪量的数值模拟

海啸对海面上的船舶、建筑物及周围环境破坏极大,而对于海啸的研究通常采用孤立波来模拟.为了探究海啸对斜坡堤越浪的问题,在FLUENT软件中,建立二维数值波浪水槽,采用用户定义函数(user defined function,UDF)边界造波,流体体积函数(volume of fluid,VOF)方法追踪自由表面,模拟出孤...     

波浪作用下的泥沙问题研究进展

波浪作用下的各种泥沙问题是近年来海岸(上)工程经常遇到的问题,其国内外的研究成果也较多.文章从最基本的泥沙问题--泥沙分类标准入手,综述了国内外对波浪作用下一些泥沙基本问题,包括:海岸泥沙的分类标准、波浪作用下的泥沙起动、床面变形、泥沙输移以及坡面泥沙起动等,为今后研究波浪作用下的泥沙问题提供了一些参考.     

地震和波浪共同作用下斜坡式防波堤的动力响应分析

对于斜坡式防波堤而言,结构动力响应分析是研究结构抗震性能的主要方法。由于斜坡式防波堤在地震作用的同时会受到波浪的作用,所以对斜坡式防波堤的地震响应分析需考虑地震和波浪的共同作用。利用ABAQUS有限元软件建立了相应有限元模型,通过对比验证了模型的正确性。对斜坡式防波堤在地震和波浪共同作用下的动力响应进行了仿真研究。研究结果表明:地震和波浪共同作用与单独地震作用相比,对斜坡式防波堤结构的竖向残余变形的影响显著。其中,波浪的存在将对斜坡式防波堤结构竖向残余变形造成不同程度的影响。     

波浪与直立堤的相互作用

本文研究了直立堤前波浪形态的分类方法和不同波浪形态间的界限及共产生条件;指出堤前存在有立波(包括破碎型立波),破碎型波(包括在堤前破碎的击岸波和在堤面破碎的破碎波)及过渡波三类波态;其波况及存在条件完全有别于无堤时的情况,阐明了埋基床与突基床情况的波况差异;指出了影响波浪破碎的各主要因素;提出了用临界波能说明波浪破碎的概念,并提出了各项有关指标。本文还研究了破碎型波波压力的特征及其计算图式,根据实验和分析成果提出了包括有地形底坡影响因素的击岸波波压力计算图式,并分析了它与现用方法的差别。代表符号说明H:水深 H_(CT):直立墙前水深 H_Бn:突基床直立墙基肩水深 E_(?)θ:全波长及单位长度上的波浪能量 p:波浪压力强度2h:波高 p_0:静水面处波压强度2L:波长 p_H:水底处波压强度2T:波周期 i:海底底坡0:波速 r:水的容重δ=(2h)/(2L):波陡其它有关符号见文中说明。h_0:波形中线抬高值u:波浪水流击岸速度v:波浪水质点运动轨迹速度。     

在规则波和不规则波作用下斜堤块体的稳定性试验研究

本文采用规则皮、不规则波和波群；试验研究了波长和波浪不规则性对斜堤护面块体稳定性的影响。结果表明，大体可取不规则波的Ｈ１／１０作为规则波的等效波高，     

作用在斜坡海底管线上的斜向波浪力试验

通过模型试验研究了在斜向波浪作用下斜坡沙床上海底管线所受波浪力的变化规律。通过改变相对波高、K_c数以及管线与斜坡坡脚线夹角θ,测量管线中间位置截面表面所受波浪点压力和管线整体三维总力。试验结果表明,改变相对波高、K_c数和管线与斜坡坡脚线夹角,管线表面所受点压力和总力均呈现相应的规律,且θ对管线总力影响最大;管线所受波浪点压力表现为正弦曲线规律,局部表面受力在一定程度上反映了管线整体受力变化。     

波浪力对桩基挡板式透空堤作用的有限元分析

以工程实例为研究对象,依据实际结构尺寸建立透空堤的有限元模型。基于有限元和动力响应的基本原理,应用有限元软件ANSYS对透空堤进行静力分析、模态分析和功率谱密度随机振动分析。结果表明,需要加强对透空堤桩基嵌固点处以及海侧第1、第3榀架桩基的应力防护,以提高透空堤的安全性。同时,通过比较可知,波浪荷载引发透空堤共振时,桩顶面和泥面处节点位移超出了中国船级社规定的限值,出现安全隐患,为此提出加大桩径、桩周填石以及桩内灌注混凝土等措施,以保障透空堤的安全性。     

斜坡堤加糙插砌条石护面的条石稳定厚度试验研究

通过试验,研究了斜坡堤坡度、相对水深、波坦、平面加糙率和加糙条石凸起高度等因素对条石稳定厚度的影响及条石失稳的机理。通过理论和试验结果分析,提出了计算斜坡堤加糙后插砌条石护面稳定厚度的公式。     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．