波浪與浮式防波堤相互作用的SPH模擬.pdf

1、與傳統(tǒng)的重力式防波堤相比，浮式防波堤具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近些年來(lái)在海岸工程中得到了廣泛的應(yīng)用。浮式防波堤屬于透空式結(jié)構(gòu)，有利于水體交換，不會(huì)破壞水域的整體性和生態(tài)環(huán)境；地基適應(yīng)性較強(qiáng)，建造以及拆遷方便，建筑耗材少。然而浮式防波堤的理論研究以及數(shù)值模擬方面的數(shù)值研究成果還比較少，因此開(kāi)展浮式防波堤的水動(dòng)力特性研究以及消波原理分析很有必要。傳統(tǒng)的數(shù)值模擬方法在處理浮式防波堤與波浪相互作用時(shí)的波浪破碎以及流固耦合等問(wèn)題時(shí)比較困難，因此本文采用新興

2、的光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）數(shù)值算法來(lái)研究波浪與浮式防波堤的相互作用。
　　本文建立了SPH數(shù)值波浪水槽，在水槽左端設(shè)置主動(dòng)吸收式造波機(jī)，水槽右端設(shè)置阻尼層來(lái)消波。在建立的SPH數(shù)值波浪水槽中，流體的控制方程為Navier-Stokes方程。固壁邊界處理采用改進(jìn)的動(dòng)力學(xué)邊界粒子法，用邊界粒子周?chē)牧黧w粒子的密度來(lái)修正固壁邊界粒子的密度。在SPH數(shù)值波浪水槽的基礎(chǔ)上，通過(guò)浮式結(jié)構(gòu)的控制方程和流固耦合的數(shù)值實(shí)現(xiàn)，建立了系纜浮式結(jié)構(gòu)的

3、SPH模型。模型中浮式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為剛體結(jié)構(gòu)，系纜力模型采用簡(jiǎn)化的輕質(zhì)彈簧模型。在浮式結(jié)構(gòu)前后各設(shè)置2根浪高儀，分別記錄浮式結(jié)構(gòu)迎浪側(cè)和背浪側(cè)波面的變化。通過(guò)人工粘性系數(shù)選取檢驗(yàn)確定了本文的人工粘性系數(shù)，將計(jì)算的波面歷時(shí)曲線(xiàn)、浮箱的運(yùn)動(dòng)歷時(shí)曲線(xiàn)及系纜力的變化過(guò)程等數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了建立的系纜浮式結(jié)構(gòu)的SPH模型。
　　利用建立的系纜浮式結(jié)構(gòu)的SPH模型，對(duì)系纜浮式結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。分別考慮結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、淹沒(méi)水