梳式防波堤水动力特性研究及应用

　　本书介绍新型梳式防波堤水动力学特性的实验和数值研究成果，包括重力式和浮式梳式防波堤两大类型。全书共8章：第1章重点介绍防波堤的分类和研究现状；第2~5章介绍重力式梳式防波堤的水动力学研究成果，包括非透空重力梳式防波堤实验研究、波浪与重力式梳式防波堤相互作用数值模型、非透空和透空重力式梳式防波堤的数值研究等；第6~8章主要介绍浮式梳式防波堤水动力学特性研究成果，包括浮式梳式防波堤的实验研究、浮子波浪能装置与浮式梳式防波堤集成系统的实验及数值研究成果。 本书展示了梳式防波堤结构的重大研究进展，可供水运工程领域港航专业技术人员和科研人员参考，也可供高等院校相关专业的师生参考。

　　臧志鹏，天津大学建筑工程学院 特聘研究员，主持国家自然科学基金4项，发表SCI/EI期刊论文50余篇，授权发明专利20余项，软件3项，出版教材/专著3部，获省部级科技奖2项，现担任4本中英文期刊的编委/青年编委。房卓，交通运输部规划研究院，首席研究员，主要从事港口规划研究工作。荣获交通运输部青年科技英才、中国航海青年科技奖。

第1章    梳式防波堤的研究概述………………………1
1.1梳式防波堤研究背景/2
1.2梳式防波堤机理特点/3
1.3梳式防波堤研究现状/4
1.4梳式防波堤发展前景/5
第2章
非透空重力式梳式防波堤试验研究…      …7
2.1防波堤结构水动力模型试验设置/8
2.1.1水动力模型试验方法/8
2.1.2水动力试验模型布置/9
2.2防波堤结构水动力试验结果/12
2.2.1波浪压强分布特征/12
2.2.2相对波高对波浪力的影响/16
2.2.3翼板的波浪力特性/17
2.3改进型结构水动力试验结果/21
2.3.1试验模型布置及分析方法/21
2.3.2三种改进结构水动力特性对比/24
2.3.3改进结构水动力学特性分析/26
第3章   重力式梳式防波堤数值模型建立…    …   …31
3.1数值波浪水槽模型的建立/32
3.1.1控制方程/32
3.1.2边界条件和初始条件/34
3.1.3数值计算方法/35
3.1.4造波方法/37
3.1.5数值水槽尺度及网格划分/39
3.2数值波浪水槽的验证/40
3.2.1线性规则波浪的模拟与验证/40
3.2.2 Stokes波浪的模拟与验证/43
3.2.3随机波浪的模拟与验证/44
3.2.4消波效果验证/46
3.3波浪与三维结构物作用模型验证/46
3.3.1波浪与直墙相互作用验证/47
3.3.2  波浪与漂浮三箱结构作用验证/49
第4章   非透空重力式梳式防波堤数值研究………    …53
4.1波浪与非透空梳式防波堤作用数值模型/54
4.1.1数值模型建立/54
4.1.2数值模型验证/55
4.2波浪作用过程流场分析/58
4.2.1波浪在异型空腔内的运动过程/58
4.2.2受冲击时异型空腔内的流场特性/61
4.2.3结构的危险水位分析/65
4.3空腔结构的优化研究/67
第5章   透空重力式梳式防波堤数值研究……       …73
5.1波浪与防波堤作用的数值模型/74
5.1.1模型建立及数据处理方法/74
5.2受力机理分析/76
5.2.1  结构表面波浪力分布特性/76
5.2.2翼板的波浪力随结构参数的变化/81
5.2.3波浪在异型空腔内运动过程分析/84
5.2.4异型空腔内流场特性/87
5.3水位在胸墙底板以上情况/95
5.3.1规则波下水平力折减系数/95
5.3.2  反射系数特性及经验公式/97
5.3.3透射系数特性及经验公式/98
5.4水位在胸墙底板以下情况/98
5.4.1规则波下水平力特性研究/99
5.4.2水平力折减系数经验公式/103
5.4.3透射系数及经验公式/104
5.4.4  结构危险水位分析/110
第6章   浮式梳式防波堤试验研究…  ………………113
6.1水动力模型试验设计/114
6.1.1试验模型设计/114
6.1.2试验工况设定/114
6.2模型消浪性能试验结果及分析/116
6.2.1  浮式梳式与方箱式防波堤对比/116
6.2.2  相对宽度影响分析/118
6.2.3波高影响分析/118
6.2.4波流共同作用影响分析/119
6.2.5  不规则波影响分析/120
6.3  模型改进优化措施/121
6.3.1  加长底板改进/121
6.3.2增设下挡板/122
第7章   浮式梳式防波堤集成波浪能装置试验研究…  …125
7.1波浪与浮子相互作用势流理论/126
7.1.1浮子在流体中的运动响应/126
7.1.2波浪能俘获效率的求解/127
7.2模型试验方法设计/128
7.2.1试验装置设计/128
7.2.2试验工况设定/130
7.3物理模型试验结果分析与讨论/131
7.3.1单独浮子与集成浮子波浪能装置性能对比/131
7.3.2浮子与空腔相对位置的影响/132
7.3.3浮子与空腔宽度的影响/135
7.3.4空腔平面形状的影响/137
7.3.5浮子底部形状影响/139
第8章   浮式梳式防波堤集成波浪能装置数值研究…  …143
8.1数值模型介绍/144
8.1.1  波浪运动控制方程/144
8.1.2紊流模型/145
8.1.3自由表面追踪的VOF法/147
8.2数值模拟结果分析与讨论/150
8.2.1  振荡浮子数值模拟验证/150
8.2.2  浮子相对位置优化研究/151
8.2.3浮子相对尺寸优化/152
8.2.4浮子相对吃水优化/153
8.2.5浮子底面形状优化/154
参考文献/156