CN117188389A - 内含消能板的双圆筒型防波堤单元及绕射水动力评估方法 - Google Patents
内含消能板的双圆筒型防波堤单元及绕射水动力评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117188389A CN117188389A CN202311466059.5A CN202311466059A CN117188389A CN 117188389 A CN117188389 A CN 117188389A CN 202311466059 A CN202311466059 A CN 202311466059A CN 117188389 A CN117188389 A CN 117188389A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy dissipation
- cylinder
- annular
- representing
- diffraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 title claims abstract description 88
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims description 4
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 19
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Revetment (AREA)
Abstract
本发明公开了内含消能板的双圆筒型防波堤单元及绕射水动力评估方法，所述双圆筒型防波堤单元包括外圆筒和设置于外圆筒内的与外圆筒同心的内圆筒，所述外圆筒与内圆筒之间形成环形空隙，其特征在于：所述环形空隙中设有竖向层状分布的至少两环形消能板，所述环形消能板设有消能透水孔。本双圆筒型结构的防波堤在消浪性能方面获得了显著的提升。消能环板的设计有助于高效耗散波浪能量，从而优化了结构的水动力性能，减少了波浪荷载。同时，该发明所提供的绕射水动力评估方法为工程设计提供了可靠的科学依据，确保结构的设计和性能得以充分优化。
Description
技术领域
本发明属于海洋工程技术领域，特别是一种内含消能板的双圆筒型防波堤单元。
背景技术
防波堤是一种建筑结构，通常位于海岸线或河流口附近，旨在保护港口、码头、海岸线等地区免受海浪、涌浪和水流的冲击。它通常由大块的混凝土、岩石或其他坚固材料构建而成。防波堤的主要功能是吸收、减轻或抵御海浪的冲击力，从而保护背后的土地、设施和建筑物免受海洋动力的侵蚀。这些结构在航运、港口运营、海岸工程等领域起着至关重要的作用，有助于维护海岸线稳定和保障航道的畅通。防波堤的设计考虑到了海洋环境、波浪力度、水流速度等因素，以确保其在恶劣天气条件下能够有效地履行其保护职责。
双圆筒型结构是一种经典的防波堤设计，最为显著的应用之一是在日本的Sakai港工程中。这种防波堤的基本构件是由同心的外圆筒和内圆柱组成的双圆筒型防波堤单元，即包括不开孔的内圆柱和开孔的外圆筒。这种设计旨在通过外圆筒的保护来减轻内圆柱的受力，但仍然会有波浪作用于内圆柱与外圆筒之间的环隙区域。因此，为了确保内圆柱的强度，其半径必须足够大。然而，随着内圆柱半径的增大，结构的自重也会增加，从而降低了结构的实用性，并且增加了制造和安装的难度。
为了令双圆筒型结构的防波堤得到广发的推广和应用，有必要对其结构进行优化设计，以优化其水动力性能，提升其适用性，降低造价。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本实用发明提供了一种解决在保证内圆柱结构强度的前提下，如何减轻自重，提高适用性，并降低制造和安装难度的问题而提供一种内含消能板的双圆筒型防波堤单元及绕射水动力评估方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种内含消能板的双圆筒型防波堤单元，包括外圆筒和设置于外圆筒内的与外圆筒同心的内圆柱，所述外圆筒与内圆柱之间形成环形空隙，其特征在于：所述环形空隙中设有竖向层状分布的至少两环形消能板，所述环形消能板设有消能透水孔。
在上述技术方案中，优选地，所述环形空隙中设有竖向层状分布的上环形消能板和下环形消能板。
在上述技术方案中，优选地，所述消能透水孔连通所述环形消能板上下两侧的环形空隙。
在上述技术方案中，优选地，所述消能透水孔为圆形孔。
在上述技术方案中，优选地，所述环形消能板与所述外圆筒内壁和内圆柱外壁固定连接。
在上述技术方案中，优选地，所述外圆筒设有圆形的外透水孔。
在上述技术方案中，优选地，所述外圆筒、内圆柱和环形消能板为钢筋混凝土一体式构造。
在上述技术方案中，优选地，所述环形空隙中设有竖向层状分布的两环形消能板，两环形消能板的垂向间距与水域潮差值相等。
本发明提出内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其独特的结构和功能使其在海洋工程领域具有显著的优势。该结构的优点和积极效果如下所述：
1、双层环形消能环板的高效消浪能力：本双圆筒型防波堤单元采用了上下层状布置的环形消能板的设计，这种特殊结构能够更有效地耗散波浪能量。由于波浪在垂直方向上呈指数衰减，靠近自由表面的环形消能板对消浪效果有更显著的贡献。这种设计有效地捕获和耗散波浪的能量，减轻波浪对结构的冲击。
2、适应多水位的消浪能力：海洋环境中，水位的变化受潮汐的影响，导致静水面位置的剧烈变化。然而，环形消能板的设计使得防波堤在高、低水位下都能保持强大的消浪能力。这种多水位适应性使防波堤在不同潮汐和海况下都能有效地保护海岸线和设施。
3、减小水平激振力，提升结构安全性：上下层状布置的环形消能板的引入有助于减小结构受到的水平激振力，从而提高了整体结构的安全性。这意味着防波堤在面对恶劣海况时更能够稳定地承受波浪冲击，降低了结构的风险。
4、波浪吸收功能的优化设计：通过增加具有波浪吸收功能的环形消能板，该结构在水动力性能方面得到了优化。这种优化设计使得防波堤能够更好地与波浪相互作用，从而减少了波浪对结构的荷载，进一步提高了其稳定性和耐久性。
综上，双圆筒型结构的防波堤在海洋工程中具有重要的应用前景。其创新的设计理念，高效的波浪消散能力，以及适应不同水位和海况的能力，使其成为保护海岸线、减轻波浪冲击和提升结构安全性的理想选择。通过将环形消能板的吸收和消散波浪能量的能力与结构设计相结合，这一技术方案在海洋工程中有着广泛的应用潜力。
本发明的另一目的，提出一种双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法，包括以下步骤：
S1.建立坐标系：
在外圆筒和内圆柱的同心圆柱系统中心和静水面的交点处，建立柱坐标系orθz和笛卡尔坐标系oxyz，其中z轴垂直向上；
S2.划分流域：
将整个流场划分为外域和内域，分别用Ω0和Ω1表示；h表示水深，/>表示内圆柱半径，表示外圆筒半径。
S3.设定开孔边界条件：
环形消能板和多孔外圆筒的边界条件表示为如下形式：
（1）
（2）
公式（1）中的上角标和/>分别表示环形消能板的上表面和下表面；
公式（2）中的上角标和/>分别表示外圆筒的外表面和内表面；
表示第k个流域的绕射速度势函数；
表示虚数单位；
表示多孔效应参数；
表示环形消能板的淹没深度；
下角标表示自上至下第一个环形消能板，/>表示自上至下第二个环形消能板；
可通过下式计算：
（3）
式中，
表示水的密度；
表示水的动态粘度；
表示具有长度单位的孔隙度系数；
表示入射波浪圆频率；
S4.推导外域绕射速度势：
同心圆柱结构外域绕射速度势满足下述控制方程和边界条件：
（4）
式中，
；
表示重力加速度；
表示入射波浪圆频率；
表示入射波波数；
表示入射速度势；
满足等式（4）的外域绕射速度势可以表示为：
（5）
其中，外域径向特征函数和垂向特征函数/>分别为：
（6）
（7）
公式（5）、（6）中，
A表示入射波波幅；
表示未知系数；
和/>分别表示第一类m阶贝塞尔函数和汉开尔函数；
表示第二类m阶修正的贝塞尔函数；
式（7）中，
和/>是色散关系的正实根：
（8）
S5.推导内域绕射速度势：
同心圆柱结构内域绕射速度势满足如下控制方程和边界条件：
（9）
满足式（1）第一个等式和式（9）的绕射速度势表示为：
（10）
式中，
为未知系数；
内域径向特征函数为：
（11）
内域垂向特征函数为：
（12）
上式中，
和/>分别表示第一类m阶贝塞尔函数和汉开尔函数的一阶导数；
和/>都是未知系数；
将公式（12）代入到公式（1）中第二个等式可得：
（13）
上述线性方程组是齐次的，为了满足系数和/>非零，线性方程组系数矩阵的行列式应该为0，得到以下“色散-耗散”关系：
（14）
得到特征根；
S6.建立内外域绕射速度势线性方程组：
将外圆筒的开孔边界条件，等式（2）转化为内外两个流域的传输条件：
（15）
将外域的绕射速度式（5）和内域绕射速度式（10），代入以上传输条件，可得到下述线性方程组：
（16）
求解上述线性方程组，得未知系数A mn和B ml，确定内外域绕射速度势；
S7.推导水动力表达式：
结构的内外圆筒在j方向的水平激振力可分别通过积分和/>处湿表面积分差来获得：
（17）
（18）
以上两式中，
；
和/>分别表示内圆柱和外圆筒；
表示流体密度；
和/>分别为内圆柱在x方向和y方向的水平激振力；
和/>分别表示外圆筒在x方向和y方向的水平激振力；
上环形消能板和下环形消能板的垂向激振力通过下式求得：
（19）
（20）
以上两式中，
和/>分别表示上环形消能板和下环形消能板；
和/>分别表示上环形消能板和下环形消能板在z方向的垂向激振力；
同心圆柱结构附近的自由面高程通过线性伯努利方程求得：
（21）
上式中，
表示第k个流域的绕射速势。
上述评估方法的优点在于其能够高效、精确地分析结构内外柱的水平激振力、上下环板的垂向激振力以及结构周围自由水面的高程变化。通过运用这一方法，工程设计人员能够快速获取所需的水动力参数，为结构设计和优化提供科学的基础。
绕射理论作为评估水动力效应的分析方法，为工程设计带来了诸多优点。首先，该方法基于线性势流理论，能够适用于各种常见水动力情况，具有广泛的适用性。其次，通过运用绕射理论，可以考虑到环形消能板引起的波浪传播和折射现象，从而更加准确地捕捉结构内外水域中的水动力变化。这种考虑包括了水波在消能板与防波堤之间的相互作用，使得分析结果更加真实可信。
该方法的另一个显著优势是其高效性和快速性。借助绕射理论，工程设计人员能够在相对短的时间内获得结构内外柱的水平激振力和上下环板的垂向激振力，以及结构附近自由水面的高程变化。相比传统的数值模拟方法，这种基于绕射理论的评估方法不仅节省了大量的计算资源，还能够在工程紧急情况下提供迅速的响应。
绕射水动力评估方法的引入，为工程设计提供了科学可靠的水动力评估依据。工程设计人员可以根据这些评估结果进行结构优化，以确保防波堤在各种水动力载荷下的稳定性和可靠性。总之，绕射水动力评估方法的优点在于其精确性、全面性、高效性和适用性，为工程设计的决策和实施提供了有力支持。
附图说明
图1为本申请中防波堤单元的主视图；
图2为本申请中防波堤单元的俯视图；
图3和图4为本申请中绕射水动力分析理论解析模型图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为解决在保证内圆柱结构强度的前提下，如何减轻自重，提高适用性，并降低制造和安装难度的问题，本发明特提供一种内含消能板的双圆筒型防波堤单元及绕射水动力评估方法，该双圆筒型结构的防波堤在消浪性能方面获得了显著的提升。消能环板的设计有助于高效耗散波浪能量，从而优化了结构的水动力性能，减少了波浪荷载。同时，该发明所提供的绕射水动力评估方法为工程设计提供了可靠的科学依据，确保结构的设计和性能得以充分优化。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：
请参阅图1和图2，一种内含消能板的双圆筒型防波堤单元，包括外圆筒1和设置于外圆筒内的与外圆筒同心的内圆柱2。外圆筒与内圆柱之间形成环形空隙。环形空隙中设有竖向层状分布的至少两环形消能板，环形消能板设有消能透水孔3-1，消能透水孔连通环形消能板上下两侧的环形空隙，消能透水孔为圆形孔。外圆筒设有圆形的外透水孔1-1。环形消能板与外圆筒内壁和内圆柱外壁固定连接。外圆筒、内圆柱和环形消能板为钢筋混凝土一体式构造。环形空隙中设有竖向层状分布的两环形消能板，两环形消能板的垂向间距与水域潮差值相等。本实施例中，具体的，包括上环形消能板3和下环形消能板4。外圆筒1、内圆柱2、上环形消能板3和下环形消能板4采用钢筋混凝土结构，自下而上分层浇筑，不但具有较强的整体性，更便于海上安装。
本实施例中，内含消能板的双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法，采用以下步骤：
S1.建立坐标系。
建立如图3和图4所示坐标系，在同心圆柱系统中心和静水面的交点处，建立柱坐标系orθz和笛卡尔坐标系oxyz，其中z轴垂直向上。
假定海床平坦且不可渗透，以表示，自由表面以/>表示，水深为h。内圆柱为刚性且不可渗透，半径为a 1；外圆筒为刚性且开孔，半径为a 2。在内圆柱与外圆筒之间的环形空隙所形成的区域，静水面以下，水平刚性布置有环形消能板。两个上下层设置的环形消能板淹没深度分别为d 1和d 2，上下环形消能板距离海底的高度分别为h 1和h 2。上述环形消能板和外圆筒的厚度相对于波浪波长来说均可忽略。
S2.划分流域。
假定结构受到圆频率为的规则波的作用，波幅为/>。在绕射分析理论的框架下，入射波的作用下结构不发生振荡，即考虑结构与海底刚性固定。将整个流场划分为外域和内域/>，分别用Ω 0和Ω 1表示。
S3.设定开孔边界条件。
在本发明中，环形消能板和外圆筒的厚度相对于波浪波长来说均可以忽略，并且将多孔表面限定为细孔（Fine pores），因此可用线性达西定律表示多孔表面的流体流动。根据该定律，外圆筒的多孔表面的内外侧流速成线性比例关系。结合线性伯努利方程，环形消能板和外圆筒的边界条件表示为如下形式：
（1）
（2）
在公式（1）中，上角标和/>分别表示环形消能板的上表面和下表面。公式（2）中的上角标/>和/>分别表示外圆筒的外表面和内表面。/>表示多孔效应参数，下角标/>表示自上至下第一个环形消能板，/>表示自上至下第二个环形消能板。/>时，表示外圆筒所对应的参数。
可通过下式计算：
（3）
式中，和/>表示水的密度和动态粘度，/>表示具有长度单位的孔隙度系数。当/>，意味着该表面完全开孔，等同于其不存在。随着/>的增加，表面开孔程度逐渐减小。当/>增加到无穷大，意味着表面完全不开孔。
S4.推导外域绕射速度势。
同心圆柱结构外域绕射速度势满足如下控制方程和边界条件：
（4）
式中，，/>表示重力加速度，/>表示入射波浪圆频率，/>表示入射波波数，表示入射速度势。
满足等式（4）的外域绕射速度势可以表示为：
（5）
其中，外域径向特征函数和垂向特征函数/>分别为：
（6）
（7）
公式（5）和（6）中，A表示入射波波幅，表示未知系数，/>和/>分别表示第一类m阶贝塞尔函数和汉开尔函数，/>表示第二类m阶修正的贝塞尔函数。在公式（7）中，/>和是如下色散关系的正实根：
（8）
S5.推导内域绕射速度势。
同心圆柱结构内域绕射速度势满足如下控制方程和边界条件：
（9）
满足式（1）第一个等式和式（9）的绕射速度势可以表示为：
（10）
其中，为未知系数，内域径向特征函数/>为：
（11）
内域垂向特征函数为：
（12）
上式中，，/>和/>分别表示第一类m阶贝塞尔函数和汉开尔函数的一阶导数，/>和/>都是未知系数，将公式（12）代入到公式（1）中第二个等式可得：
（13）
上述线性方程组是齐次的，为了满足系数和/>非零，线性方程组系数矩阵的行列式应该为0。因此，可得到如下“色散-耗散”关系：
（14）
求解上述方程，即可得到特征根。
S6.建立内外域绕射速度势线性方程组。
内外域的绕射速度势均含有未知系数，可利用内外域匹配条件求解未知系数。将外圆筒的开孔边界条件，即等式（2）转化为内外两个流域的传输条件：
（15）
将外域的绕射速度式（5）和内域绕射速度式（10），代入以上传输条件，可得到如下线性方程组：
（16）
求解上述线性方程组，即可获得未知系数A mn和B ml，进而可确定内外域绕射速度势。通过内外域绕射速度势，可进一步求解波浪激振力和自由面高程。
S7.推导水动力表达式。
结构的内外圆筒在j方向的水平激振力可分别通过积分和/>处湿表面积分差来获得：
（17）
（18）
以上两式中，，/>和/>分别表示内圆柱和外圆筒，/>表示流体密度，/>和/>分别为内圆柱在x方向和y方向的水平激振力，/>和/>分别表示外圆筒在x方向和y方向的水平激振力。
上环形消能板和下环形消能板的垂向激振力可通过下式求得：
（19）
（20）
以上两式中，和/>分别表示上环形消能板和下环形消能板，/>和/>分别表示上环形消能板和下环形消能板在z方向的垂向激振力。
同心圆柱结构附近的自由面高程可通过线性伯努利方程求得：
（21）
上式中，
表示第k个流域的绕射速势。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种内含消能板的双圆筒型防波堤单元，包括外圆筒和设置于外圆筒内的与外圆筒同心的内圆柱，所述外圆筒与内圆柱之间形成环形空隙，其特征在于：所述环形空隙中设有竖向层状分布的至少两环形消能板，所述环形消能板设有消能透水孔。
2.根据权利要求1所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述环形空隙中设有竖向层状分布的上环形消能板和下环形消能板。
3.根据权利要求2所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述消能透水孔连通所述环形消能板上下两侧的环形空隙。
4.根据权利要求3所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述消能透水孔为圆形孔。
5.根据权利要求4所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述环形消能板与所述外圆筒内壁和内圆柱外壁固定连接。
6.根据权利要求5所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述外圆筒设有圆形的外透水孔。
7.根据权利要求6所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述外圆筒、内圆柱和环形消能板为钢筋混凝土一体式构造。
8.根据权利要求7所述的内含消能板的双圆筒型防波堤单元，其特征在于：所述环形空隙中设有竖向层状分布的两环形消能板，两环形消能板的垂向间距与水域潮差值相等。
9.一种权利要求2-8任一所述的双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.建立坐标系：
在外圆筒和内圆柱的同心圆柱系统中心和静水面的交点处，建立柱坐标系orθz和笛卡尔坐标系oxyz，其中z轴垂直向上；
S2.划分流域：
将整个流场划分为外域和内域，分别用Ω0和Ω1表示；h表示水深，/>表示内圆柱半径，表示外圆筒半径；
S3.设定开孔边界条件：
环形消能板和多孔外圆筒的边界条件表示为如下形式：
（1）
（2）
公式（1）中的上角标和/>分别表示环形消能板的上表面和下表面；
公式（2）中的上角标和/>分别表示外圆筒的外表面和内表面；
表示第k个流域的绕射速度势函数；
表示虚数单位；
表示多孔效应参数；
表示环形消能板的淹没深度；
下角标表示自上至下第一个环形消能板，/>表示自上至下第二个环形消能板；
可通过下式计算：
（3）
式中，
表示水的密度；
表示水的动态粘度；
表示具有长度单位的孔隙度系数；
表示入射波浪圆频率；
S4.推导外域绕射速度势：
同心圆柱结构外域绕射速度势满足下述控制方程和边界条件：
（4）
式中，
；
表示重力加速度；
表示入射波浪圆频率；
表示入射波波数；
表示入射速度势；
满足等式（4）的外域绕射速度势表示为：
（5）
其中，外域径向特征函数和垂向特征函数/>分别为：
（6）
（7）
公式（5）、（6）中，
A表示入射波波幅；
表示未知系数；
和/>分别表示第一类m阶贝塞尔函数和汉开尔函数；
表示第二类m阶修正的贝塞尔函数；
式（7）中，
和/>是色散关系的正实根：
（8）
S5.推导内域绕射速度势：
同心圆柱结构内域绕射速度势满足如下控制方程和边界条件：
（9）
满足式（1）第一个等式和式（9）的绕射速度势表示为：
（10）
式中，
为未知系数；
内域径向特征函数为：
（11）
内域垂向特征函数为：
（12）
上式中，
和/>分别表示第一类m阶贝塞尔函数和汉开尔函数的一阶导数；
和/>都是未知系数；
将公式（12）代入到公式（1）中第二个等式可得：
（13）
上述线性方程组是齐次的，为了满足系数和/>非零，线性方程组系数矩阵的行列式应该为0，得到以下“色散-耗散”关系：
（14）
得到特征根；
S6.建立内外域绕射速度势线性方程组：
将外圆筒的开孔边界条件，等式（2）转化为内外两个流域的传输条件：
（15）
将外域的绕射速度式（5）和内域绕射速度式（10），代入以上传输条件，可得到下述线性方程组：
（16）
求解上述线性方程组，得未知系数A mn和B ml，确定内外域绕射速度势；
S7.推导水动力表达式：
结构的内外圆筒在j方向的水平激振力可分别通过积分和/>处湿表面积分差来获得：
（17）
（18）
以上两式中，
；
和/>分别表示内圆柱和外圆筒；
表示流体密度；
和/>分别为内圆柱在x方向和y方向的水平激振力；
和/>分别表示外圆筒在x方向和y方向的水平激振力；
上环形消能板和下环形消能板的垂向激振力通过下式求得：
（19）
（20）
以上两式中，
和/>分别表示上环形消能板和下环形消能板；
和/>分别表示上环形消能板和下环形消能板在z方向的垂向激振力；
同心圆柱结构附近的自由面高程通过线性伯努利方程求得：
（21）
上式中，
表示第k个流域的绕射速势。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311466059.5A CN117188389B (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 内含消能板的双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311466059.5A CN117188389B (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 内含消能板的双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117188389A true CN117188389A (zh) | 2023-12-08 |
| CN117188389B CN117188389B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=88983645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311466059.5A Active CN117188389B (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 内含消能板的双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117188389B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105002858A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-28 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种三管组合式应急浮式防波堤消波单元 |
| CN212103882U (zh) * | 2020-03-16 | 2020-12-08 | 天津水运工程勘察设计院 | 一种复合式圆筒型防波堤单元 |
| US20210355643A1 (en) * | 2018-10-30 | 2021-11-18 | Jung Woo Lee | Easily-expandable wave-dissipating block having artificial fish reef function |
| CN116911135A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-20 | 武汉理工大学 | 计及波浪下砰击载荷的非线性水弹性时域计算评估方法 |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311466059.5A patent/CN117188389B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105002858A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-10-28 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种三管组合式应急浮式防波堤消波单元 |
| US20210355643A1 (en) * | 2018-10-30 | 2021-11-18 | Jung Woo Lee | Easily-expandable wave-dissipating block having artificial fish reef function |
| CN212103882U (zh) * | 2020-03-16 | 2020-12-08 | 天津水运工程勘察设计院 | 一种复合式圆筒型防波堤单元 |
| CN116911135A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-20 | 武汉理工大学 | 计及波浪下砰击载荷的非线性水弹性时域计算评估方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117188389B (zh) | 2024-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101260646B (zh) | 大跨桥梁抗风水下阻尼系统 | |
| Sarkar et al. | Hydrodynamic forces due to water wave interaction with a bottom-mounted surface-piercing compound porous cylinder | |
| CN103774611B (zh) | 弧形透空防波堤 | |
| CN203782640U (zh) | 弧形透空防波堤 | |
| Nielsen et al. | Sinking of armour layer around a cylinder exposed to a current | |
| Vijay et al. | Gravity wave interaction with a wave attenuating system | |
| CN117188389B (zh) | 内含消能板的双圆筒型防波堤单元的绕射水动力评估方法 | |
| KR101521163B1 (ko) | 부유식 풍력발전기 | |
| TWI475146B (zh) | A breakwater with a composite fire pack | |
| CN108797512A (zh) | 可扩展的弹性浮式防波堤及其建造方法 | |
| Sun et al. | Research Progress and Prospect of Wave Attenuation Performance and Integration of Wave-Energy Converter of Floating Breakwater | |
| Vijay et al. | Retrofitting of floating bridges with perforated outer cover for mitigating wave-induced responses | |
| Ghiasian et al. | Test-driven design of an efficient and sustainable seawall structure | |
| TWI457488B (zh) | A caudal - type breakwater with a circular arc | |
| CN115014708B (zh) | 高次曲线型波浪试验尾端消波装置及其截面参数设计方法 | |
| Vijay et al. | Hydrodynamic analyses of multiple porous plates attached to the front of a vertical composite breakwater | |
| CN109080782A (zh) | 一种海上的大型浮岛 | |
| CN101614003B (zh) | 一种由预制构件拼装而成的多孔浮式防波堤 | |
| CN212103882U (zh) | 一种复合式圆筒型防波堤单元 | |
| CN109723033B (zh) | 一种鱼礁化预制构件堤坝及其制作方法 | |
| CN109208534B (zh) | 一种桩基透空型防波堤及其施工方法 | |
| Wang et al. | Three-dimensional numerical simulation of wave interaction with perforated quasi-ellipse caisson | |
| CN210086153U (zh) | 一种带有消浪室的钢筋混凝土胸墙结构 | |
| CN220977863U (zh) | 一种采用格栅消浪的装配式透空防波堤结构 | |
| CN104743077A (zh) | 一种海上漂浮式临时码头设计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |