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人工岛周围波高分布的数值模拟

陈新  
【摘要】:人工岛是指为了一定的目的和用途在海中人工建造的岛屿。人工岛可以用于建设海港作业区、机场、发电厂以及供布置石油钻井之用,在军事上可以作为海上舰艇、飞机的补给之地。在确定人工岛的设计波浪中,波浪的反射、折射和绕射问题尤为重要。研究波浪的绕射对确定岛上装卸码头的泊稳条件、岛周围防浪墙的高度、岛壁结构设计以及岛周围海底局部冲淤形态等有着重要意义。 本文应用MIKE21对人工岛的波浪绕射进行了数值模拟,验证了MIKE21的适用性,对不同直径、不同形状人工岛周围波高分布进行了初步研究。 首先运用MIKE21对圆柱形人工岛绕射的物理实验进行了相应的数值模拟,并和物理实验的结果进行了比较和总结,验证了BW模型在人工岛绕射模拟中的有效性。将有限水深中直立圆柱周围波高值的解析解进行扩展,用以计算圆柱形人工岛的波浪绕射。用MIKE进行相应的数值模拟,将结果和解析解进行比较,找出MacCamy和Fuchs(1954)的解析解在人工岛计算中的适用范围。接着研究了不同工况下人工岛周围波高分布的规律以及直径变化对其周围波高分布的影响。 其次,用上述模型和计算方法对几种不同形状、不同尺寸的人工岛在不同波况下的波浪绕射进行了数值模拟。总结了人工岛周围波高分布的规律,并给出了人工岛岛壁周围几个主要测点的绕射系数Kd值,为以后的工程应用提供一定的参考。


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