In the study of present NSFC project, we have developed a mathematical model for analyzing the hydrodynamic performance of partially immersed Jarlan-type perforated breakwaters. Also experimental tests have been conducted to investigate the hydrodynamic performance of the breakwater. It has been found that the transmission and reflection coefficients of the new breakwater are small. The wave forces acting on the breakwater are also small. The partially immersed Jarlan-type breakwater is a promising new type structure. We have published 17 papers (3 papers in press) and seven of them are international journal papers and indexed by SCI database (the proposer is the first author in 6 papers). . The effect of coastal reflection has not been considered in the present NSFC project. The coastal reflection may induce wave resonance between coastal structures and partially immersed breakwaters, which may affect the safety and the shelter function of breakwaters. So this proposal will develop a new mathematical model for wave interaction with the partially immersed Jarlan-type perforated breakwater with leeside partially reflecting boundary condition. The mathematical model will be used to analyze the hydrodynamic performance of the breakwater. Based on the numerical results, experimental tests are designed and conducted. Considering both numerical and experimental results, we will study the effect mechanism of coastal reflection on the hydrodynamic performance of the breakwater. Then the design theory of the breakwater will be developed, which should be beneficial to the theory development and the engineering application of new coastal structures in China.
在青年科学基金项目研究中,建立了半潜式Jarlan型开孔防波堤水动力特性的计算分析方法,试验研究了半潜式防波堤的水动力特性,研究表明:半潜式防波堤具有低透射、低反射、受力小的特点,是一种很有发展前途的新型防波堤结构。发表学术论文17篇(3篇录用待刊),其中7篇为国际SCI期刊论文(6篇为申请人第一作者)。. 青年科学基金项目没有考虑近岸反射的影响,考虑到近岸反射引起的半潜式防波堤与近岸结构之间的水动力干涉将严重影响防波堤的自身安全与掩护效果,本申请项目拟建立近岸部分反射边界条件下半潜式Jarlan型开孔防波堤的水动力计算分析方法,分析防波堤水动力特性的影响规律,以此为基础开展物理模型试验研究,结合数值与试验结果,阐明近岸反射对半潜式防波堤水动力特性的影响机理,提出半潜式防波堤新结构的设计理论,促进我国海岸工程新结构的基础理论研究与工程应用。
本项目研究近岸反射条件下半潜式Jarlan型开孔防波堤的水动力特性和工程设计理论,主要研究内容包括开孔防波堤的理论分析、数值模拟和物理模型试验三部分。利用多项Galerkin方法建立了波浪对半潜式开孔挡板防波堤作用的精确解析解,正确模拟了开孔挡板底端流体速度的平方根奇异性;通过引入两类耗散边界条件,建立了考虑能量耗散影响的粘性势流理论模型,可以有效分析波浪共振条件下防波堤的水动力特性;通过开展系列物理模型试验,研究了透空式防波堤的水动力特性和工作机理;基于开源计算流体力学代码OpenFOAM开展数值模拟研究,明确了透空式防波堤的能量耗散机理;建立了考虑近岸反射影响的半潜式Jarlan型开孔防波堤的水动力分析方法,提出了开孔防波堤的工程设计准则。研究成果可以为新型开孔防波堤的工程应用提供理论指导和分析手段。.本项目录用和发表学术论文24篇,其中:SCI 期刊论文16篇,EI收录论文6篇。培养博士生2名,硕士生5名(毕业3名)。授权国家发明专利2项,获得2016年教育部技术发明一等奖1项(评审通过,排名第3),2013年教育部自然科学二等奖1项(排名第1)。
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数据更新时间:2023-05-31
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