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港域尺度变化对港内波浪条件的影响研究

杨会利  
【摘要】: 波浪在传播过程中,遇到建筑物和地形变化时,会发生绕射、折射和反射等现象。对于有反射边界的小面积港域来讲,波浪更容易受港内建筑物的影响。随着经济的快速发展,建于天然深水区的小型业主码头越来越多,这些码头通过防波堤的掩护形成港域,由于外海来浪浪大周期长,港域长度往往小于10倍波长,波浪传入港池后经过多次反射,港内的波浪条件与港域相对波长尺度(a/L)有关。本文针对此问题通过数值模型计算和物理模型试验进行了分析研究。 1 )依据青岛造船厂造船基地码头和防波堤工程物理模型试验采用MIKE21-BW模块建立了相应的数学模型,并与物理模型试验结果进行了比较,验证了数值计算方法和边界处理的可靠性。 2)采用所建立的数学模型对单、多方向入射波情况下港内波浪分布进行了数值计算,并对两种情况下的波浪分布情况进行了比较。结果表明:采用多方向不规则波进行模拟,港内受影响水域的波能集中相比单向不规则波更为均化,传入港内的波能总体相对较强。 3)在均匀水深有反射边界的理想地形下分别对港域相对波长变化、口门大小变化时港内波浪分布进行了数值模拟计算,模拟结果表明:港内测点比波高值随a/L的变化并不成简单的正比或反比关系,而是在a/L=8时比波高值达到最大;保持a/L不变,改变口门尺寸,港内各测点随B/L值增大线性增大,即港内波高分布与入射的波浪能量有直接关系。 4)依据青岛造船厂造船基地码头和防波堤工程,采用建立好的数学模型,对理想地形计算结果进行了验证,结果对工程设计有一定的参考价值。


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