波浪对两层潜式水平板的作用研究

论文摘要

随着港口建设向水深浪大的海域发展,传统的防波堤因经济和环保因素已不适用,就需寻求结构新颖、消波效果好、适合深水、造价低廉的特种防波堤,水平板结构就是其中的一种,所以研究水平板结构具有重要的科学意义和应用前景。水平板结构允许水体的自由交换从而保证了水体的质量,目前对水平板的理论和试验研究越来越多。为了更经济和合理的利用材料,本文在前人研究多层板结构的基础上,提出了一种两层不同宽度的水平板潜式防波堤。按照两层不同宽度板的组合情况,可以将结构划分为两类：一类为短板在上的组合；一类为短板在下的组合。当移动下层板的位置时,每类组合下又包含多种情况。为了探讨出每类组合中板的最佳位置,试验对两类中δ=0,0.2m,-0.2m三种情况分别进行了研究,通过规则波的物理模型试验,探讨了这两类结构的相对板宽（W/L）及波陡（H/L）等因素对结构消浪效果的影响,并对不同影响因素下的透反射系数的变化进行了分析和比较。从试验现象可以看出结构具有一定消浪效果。所得数据也表明每类结构中的δ对消波效果的影响不是很大,特别是在第二类中,三个模型的效果几乎一样。透反射系数随相对板宽的变化中,第一类模型中的反射系数几乎都可以取到一个最小值,这说明该类结构只是对某一频率范围内的消波效果较好,而第二类则是随相对板宽的增大而逐渐增大。同时,基于线性波浪理论,通过特征函数展开法和速度势连续条件,推导出了波浪对这两类水平板潜式结构作用的解析解,并分别与现有的理论结果和本文的试验成果进行了对比,结果较为吻合。另外还从板厚、没水深度、板间距和板宽等方面对结构的反射系数和透射系数进行了探讨。研究结果表明影响消浪效果的主要因素是结构的没水深度和长板的板宽。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 防波堤结构的发展与研究现状
• 1.3 国内外有关水平板式防波堤的研究成果与现状
• 1.3.1 国外部分
• 1.3.2 国内部分
• 1.4 本文的主要工作
• 2 物理模型试验
• 2.1 试验条件
• 2.1.1 试验设备及仪器
• 2.1.2 试验模型设计
• 2.1.3 试验布置
• 2.1.4 试验波要素
• 2.1.5 试验主要参数符号说明
• 2.2 试验组次及试验方法
• 2.2.1 试验组次
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 试验基本现象描述
• 3 试验数据处理及分析
• 3.1 透射系数的定义
• 3.2 试验数据结果
• 3.3 试验数据分析
• 3.3.1 δ值的影响
• 3.3.2 波高的影响
• 3.4 与波陡的关系
• 3.5 本章小结
• 4 理论分析
• 4.1 第一类模型
• 4.2 第二类模型
• 4.3 算例比较
• 4.4 与试验数据的比较
• 4.4.1 第一类模型的比较
• 4.4.2 第二类模型的比较
• 4.5 本章小结
• 5 影响因素分析
• 5.1 潜深对消浪效果的影响
• 5.2 δ对消浪效果的影响
• 5.3 板厚的影响
• 5.4 板间距的影响
• 5.5 短板板宽的影响
• 5.6 长板板宽的影响
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A Goda两点法简介
• 附录B 导解推导过程
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢