论文部分内容阅读
海堤的越浪对堤后区域的正常使用造成影响,甚至导致结构物自身的损坏。因此准确估算越浪量对于海堤的建设和使用具有重要意义。DualSPHysics模型为弱可压、开源SPH水动力模型,可较容易地捕捉剧烈自由表面,同时采用并行计算,有较高的计算效率。本文基于DualSPHysics模型,开展海堤的越浪数值模拟,主要研究内容和结论如下:(1)基于DualSPHysics 4.0开源代码,加入主动吸收式造波系统AWAS模块,实现规则波和不规则波的主动吸收式造波,通过将数值模拟结果与理论值进行对比,验证了加入AWAS模块的Dual SPHysics模型可以较好地消除二次反射波。(2)采用加入AWAS模块的DualSPHysics模型,模拟了规则波和不规则波作用下斜坡堤的越浪,通过与实测越浪数据和其它数值模拟结果进行对比,表明DualSPHysics模型能够较好地模拟规则波或不规则波作用下斜坡堤的越浪;通过将DualSPHysics数值模拟结果与Sainflou理论公式计算值以及大比尺波浪水槽半圆堤波压力实验数据进行对比,验证了DualSPHysics模型能够正确地计算结构物上的作用力。(3)采用DualSPHysics模型,研究了不同坡度斜坡堤上不规则波越浪,通过对比现有主要规范中斜坡堤越浪量公式计算结果,发现美国规范CEM[1]计算结果最好;数值模拟了坡面铺设扭王字块的斜坡堤越浪过程,并与光滑坡面斜坡堤越浪过程作对比,结果显示扭王字块可以增大越浪过程中的紊动能量耗散率,但是数模结果中存在固液分离现象,表明模型需作进一步改进。(4)采用DualSPHysics模型数值模拟了六种不同结构型式海堤的越浪过程;通过将直立堤、弧形堤和反弧形堤的越浪量和受力作对比,发现反弧形堤可以有效地减少越浪量,受力较大;弧形堤与直立堤越浪量均较大,但弧形堤受力较小。最后讨论了相对干舷高度、波周期和堤脚水深对不同结构型式海堤越浪量的影响。