气幕式防波堤水动力特性数值模拟研究

发布时间：2024-02-22 17:14

　　防波堤用来抵御外海波浪对所掩护海域海工建筑物的侵蚀,对海工建筑物的安全至关重要。近年来,气幕式防波堤作为一种特殊型式的防波堤受到大量关注,与传统防波堤相比,气幕式防波堤机动性好、造价低、不受地质条件和水深限制、施工简便,不影响水流、泥沙的运动和海洋通航,因此,气幕防波堤在水运、军事应用、水产养殖等方面都有良好的应用前景。为了更为全面地了解气幕式防波堤的水动力特性和消浪性能,非常有必要对气幕式防波堤进行进一步的研究。本文采用计算流体动力学方法,求解气幕式防波堤的水动力数值模型。采用不可压缩雷诺平均N-S方程,结合k-ωSST湍流模型分析气幕式防波堤周围的流场,利用VOF方法追踪气液两相流界面。并通过与理论分析结果以及物理模型试验结果进行对比分析,验证了本文提出的气幕式防波堤的水动力数值模型。本文结构安排如下:首先,分析了单排式气幕防波堤的水动力特性及其消浪性能。利用计算流体动力学方法建立气幕式防波堤的数值模型,分析了静水中气泡帷幕的运动特征,讨论了静水中气泡帷幕周围的流场特性以及气幕式防波堤的消浪机理,进而分析了影响单排式气幕防波堤消浪性能的因素,诸如入射波浪周期、波高以及供气量。结果表...

【文章页数】：68 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 气幕防波堤的发展与研究现状
    1.3 本文研究工作
2 数值模型
    2.1 控制方程
    2.2 湍流模型
    2.3 控制方程数值离散与求解
    2.4 两相流液面追踪及造波
    2.5 模型建立
    2.6 本章小结
3 单排式气幕防波堤消浪特性研究
    3.1 单排式气幕防波堤结构型式
    3.2 模型验证
        3.2.1 静水中气泡帷幕数值模型验证
        3.2.2 波浪中气幕防波堤数值模型验证
    3.3 模拟组次
    3.4 单排式气幕防波堤消浪性能影响因素分析
        3.4.1 堤后波形与波谱分析
        3.4.2 波高的影响
        3.4.3 周期的影响
        3.4.4 供气量的影响
    3.5 本章小结
4 多排式气幕防波堤消浪特性研究
    4.1 多排式气幕防波堤结构型式
    4.2 模拟组次
    4.3 静水中多排式气幕防波堤流场分析
    4.4 多排式气幕防波堤消浪性能影响因素分析
        4.4.1 堤后波形及波谱分析
        4.4.2 气幕间距的影响
        4.4.3 气幕排数的影响
        4.4.4 周期的影响
    4.5 本章小结
5 组合式防波堤消浪性能研究
    5.1 组合式防波堤结构型式及网格划分
    5.2 模型验证
    5.3 模拟组次
    5.4 堤后波形及频谱分析
        5.4.1 纯潜堤堤后波形及频谱分析
        5.4.2 组合式防波堤堤后波形及频谱分析
    5.5 组合式防波堤消浪性能影响因素分析
        5.5.1 潜堤相对掩埋深度的影响
        5.5.2 气幕与潜堤相对位置的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3906994