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抛石防波堤堤内波浪运动的数值模拟

工程力学 2008年第A1期25卷 54-57页

作者：李增志别社安任增金天津大学建工学院

将抛石防波堤认为离散介质结构,根据抛石防波堤内块体随机堆放的特点生成断面,对块体间的孔隙域划分网格。基于二维粘性不可压缩流体的N-S方程和流体自由表面处理的VOF方法,建立了波浪作用下堤身内部和前后流场的有限元数值模拟模型,对... 详细信息

将抛石防波堤认为离散介质结构,根据抛石防波堤内块体随机堆放的特点生成断面,对块体间的孔隙域划分网格。基于二维粘性不可压缩流体的N-S方程和流体自由表面处理的VOF方法,建立了波浪作用下堤身内部和前后流场的有限元数值模拟模型,对堤内的波浪运动进行了数值模拟。数值计算结果与波浪水槽模型实验结果基本吻合。对不同孔隙率和块体粒径的抛石堤计算结果表明,抛石堤内的波浪场受到很多参数的影响,孔隙率越大波长越长透射系数也越大,块体上的受力随着防波堤孔隙率以及块体平均半径的增加而减小。

关键词：海岸和近海工程抛石防波堤波浪有限元 VOF方法数值模拟

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抛石防波堤波浪作用CFD仿真

水运工程 2015年第10期 34-38页

作者：王腾飞冯杰夫朱翔中交机场勘察设计院有限公司广东广州510220 中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510220

从流体力学基本方程和气液混合耦合计算方程出发,采用有限差分方法,对随机布置块石形成的断面进行精细化网格划分。运用计算流体力学软件,建立了抛石防波堤波浪作用仿真模型,并严格按照实际情况设定边界条件,精确完成气液混合相的耦合... 详细信息

从流体力学基本方程和气液混合耦合计算方程出发,采用有限差分方法,对随机布置块石形成的断面进行精细化网格划分。运用计算流体力学软件,建立了抛石防波堤波浪作用仿真模型,并严格按照实际情况设定边界条件,精确完成气液混合相的耦合计算。对抛石防波堤压强和流速分布及块石受力的仿真计算表明,水深会影响抛石堤水流入射区域、压强和流线分布;堤前后侧压强差的改变是堤内发生渗流的必要条件,而局部较大的孔隙率和孔隙连接程度,会导致该区域渗流程度加大;处于流线位置上的块石因受到快速水流的冲击作用,会产生较大的水平作用力。

关键词：海岸工程抛石防波堤波浪作用有限差分法 CFD仿真

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抛石防波堤内波浪运动的研究

抛石防波堤内波浪运动的研究

作者：任增金天津大学

学位级别：硕士

本文抛弃均质渗流假定，对抛石防波堤内波浪运动的问题进行了研究。根据抛石防波堤内块体随机堆放的特点生成断面，将块石体视为固壁边界，对块体以外的流体区域划分网格，用有限单元法对堤内外的波浪场进行计算。用Fluent软件计算抛石... 详细信息

本文抛弃均质渗流假定，对抛石防波堤内波浪运动的问题进行了研究。根据抛石防波堤内块体随机堆放的特点生成断面，将块石体视为固壁边界，对块体以外的流体区域划分网格，用有限单元法对堤内外的波浪场进行计算。用Fluent软件计算抛石堤内的波浪渗流场，整个计算域为气液两相流动，自由表面的处理采用VOF法。为了验证Fluent软件的有效性，本文设计了相应的实验。通过计算结果与实验结果的对比可知，用Fluent软件解决抛石堤内的波浪渗流问题是切实可行的。对不同孔隙率、不同块体粒径的抛石防波堤进行了大量的计算。计算结果表明抛石防波堤内块体的受力受到很多因素的影响：如防波堤孔隙率、断面形式、块体平均半径及半径标准差、块体的堆放形式以及波浪条件如波高、波周期和波长等。抛石堤后透射波浪与防波堤的孔隙率以及波长等因素有关，孔隙率越大波长越长透射系数也越大，一般透射系数较小。从防波堤内部的渗流压力场来看，不同位置的压力变化很大，堤前靠近自由水面处受到很大的动水压力，这是整个防波堤中波浪作用最剧烈的区域，堤后靠近自由水面的位置以及堤前堤脚处渗流压力也较大。从单个块体的受力来看，不同时刻不同位置的块体受力差异很大。同一时刻，堤前靠近自由水面位置的块体受力最大，有时可能是堤内第二、第三层的块体受力最大;一般只有少数几个块体受力较大，大部分块体所受渗流压力较小。不同时刻块体受力的最大值也有很大的变化，但受力最大的块体位置较为固定，几个块体轮流出现最大值。从不同模型的计算结果可知，块体的最大受力随着防波堤孔隙率以及块体平均半径的增加而减小。

关键词：抛石防波堤波浪渗流 VOF法 Fluent软件

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抛石防波堤稳定性的离散单元法分析

抛石防波堤稳定性的离散单元法分析

作者：李增志天津大学

学位级别：硕士

目前，抛石防波堤块体的稳定性分析方法基本上是以试验结果为依据而建立的，缺乏完善的理论根据，这主要是因为抛石防波堤是一种离散介质结构，其块体的稳定性不仅受到波浪力等外力因素的影响，而且还受到其形状、块体之间的相互约束和... 详细信息

目前，抛石防波堤块体的稳定性分析方法基本上是以试验结果为依据而建立的，缺乏完善的理论根据，这主要是因为抛石防波堤是一种离散介质结构，其块体的稳定性不仅受到波浪力等外力因素的影响，而且还受到其形状、块体之间的相互约束和作用等因素的影响。离散单元法是一种分析不连续结构即离散介质的数值方法，可以用来分析抛石防波堤块体的失稳过程和机理。本文基于二维刚性体离散单元法的基本原理，编制了相应的计算分析程序(2DEM)，并对相关参数进行了分析和研究，最后用该程序对抛石防波堤进行了动静力稳定性分析。本文采用的二维刚性体离散单元模型中，单元块体形状为凸多边形模型，单元采用随机方法生成，可以对块体单元的形状、大小、位置、级配和孔隙率进行参数控制;外荷载考虑了作用于块体形心的集中荷载和作用于表面的分布荷载;采用动态松弛法(一种显式的数值求解方法)求解静力作用和动力作用的瞬态位移场、速度场、加速度场和块体之间的接触作用力，并以AutoCAD的图形格式输出;基于块体的位移和速度量建立了块体稳定性判断准则，还从位移、速度和摩擦力方面给出了块体稳定安全系数的定义。通过算例验证了所编程序的正确性。通过算例计算分析，讨论了时步、刚度系数、阻尼系数的取值对计算结果的影响，并给出了这些计算参数的取值方法。首次用离散单元法对防波堤块体进行了动静力稳定性分析。该计算模型和方法可以形象地模拟抛石防波堤块体在波浪作用下的局部失稳和从局部失稳到整体失稳的变化过程，并可以模拟由于泥沙的侵入等原因造成抛石防波堤块体之间摩擦系数变小，整个防波堤稳定安全性降低后的大变形运动失稳过程。模拟计算结果显示，防波堤的失稳主要表现为两侧堤肩的失稳，整体失稳是局部失稳累积的结果，与现实中抛石防波堤在波浪力作用下破坏的现象相符合。研究显示采用离散单元法分析抛石防波堤的动静力稳定性，是一种较为完善的数值分析方法，为解决实际中抛石防波堤的稳定问题提供了一种新的手段。本文工作为下一步的研究奠定了基础。

关键词：离散单元法抛石防波堤稳定性分析

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抛石防波堤沉降影响因素的敏感度分析

水道港口 2020年第4期41卷 410-419页

作者：许欣马森杜磊张立业中交第三航务工程局有限公司上海200032 中国港湾工程有限责任公司北京100027 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098 河海大学隧道与地下工程研究所南京210098

抛石防波堤作为港口海岸的关键性构筑物,沉降控制是其安全运行的关键。为了深入分析不同因素对防波堤沉降的影响,以某港口防波堤工程为例,结合设计施工过程,确定影响防波堤沉降的主要因素为扭王字块吨位、初始水位、堤身高度和淤泥混砂... 详细信息

抛石防波堤作为港口海岸的关键性构筑物,沉降控制是其安全运行的关键。为了深入分析不同因素对防波堤沉降的影响,以某港口防波堤工程为例,结合设计施工过程,确定影响防波堤沉降的主要因素为扭王字块吨位、初始水位、堤身高度和淤泥混砂层厚度,在运用PLAXIS软件研究防波堤沉降变化规律和作用过程的基础上,分析了抛石防波堤各部分沉降对各影响因素的敏感度。研究结果表明,防波堤沉降发生时间主要集中在各施工阶段,工后沉降较小。堤身自密实沉降对于堤身高度的敏感度大于其他因素。抛石层沉降对于堤身高度、水位高度及淤泥混砂层厚度的敏感度较为接近,对扭王字块吨位的敏感度最小。下卧层沉降对于淤泥混砂层厚度敏感度最大,其次为堤身高度与初始水位,对扭王字块吨位敏感度最小。

关键词：抛石防波堤影响因素 PLAXIS 敏感度

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抛石防波堤坡面上共振现象引起的破坏机理

水道港口 1984年第4期 15-20页

作者：椹木亨司月玲

一、前言近年来,波浪周期对抛石防波堤稳定性的影响已被人们注意。有人指出,坡面上的波浪上爬周期T~*(坡面上波的爬高和回卷周期)和入射波周期T一致时所产生的共振现象是决定稳定条件的重要因素。但是以往的研究只从坡

关键词：抛石防波堤水质环境质量护面块石坡面石堤透水性质点速度共振现象破坏机理

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抛石防波堤的地震荷载

水道港口 1984年第4期 20-26页

作者：王水田

一、前言可能有人会提出这样的问题,为什么要研究地震对抛石防波堤的影响?地震发生以前,这种防波堤只不过是一堆块石,地震只可能使其高度降低或发生某种变形,但依然还是一堆块石。要修复它也不困难,只要再堆些块石就行了。既使堤身发生... 详细信息

一、前言可能有人会提出这样的问题,为什么要研究地震对抛石防波堤的影响?地震发生以前,这种防波堤只不过是一堆块石,地震只可能使其高度降低或发生某种变形,但依然还是一堆块石。要修复它也不困难,只要再堆些块石就行了。既使堤身发生损伤,它仍然能起到一定

关键词：抛石防波堤护面块体扭工字块堤心地震荷载地震力堤顶高程

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抛石防波堤地震反应的颗粒流数值模拟

防灾科技学院学报 2021年第3期23卷 17-25页

作者：李存柱盛俭张鸿斌曹苏茜江苏煤炭地质物测队江苏南京210046 南京工业大学交通运输工程学院江苏南京210009 南京水务集团有限公司江苏南京210000

基于颗粒流离散元法,对地震动作用下抛石防波堤的动力响应进行了数值模拟分析,结果表明:地震动作用下的抛石防波堤变形规律与经典破坏模式吻合;颗粒粒径相同时,输入峰值加速度越大,坡顶的沉降量越大;相同输入地震动条件下,颗粒粒径越大... 详细信息

基于颗粒流离散元法,对地震动作用下抛石防波堤的动力响应进行了数值模拟分析,结果表明:地震动作用下的抛石防波堤变形规律与经典破坏模式吻合;颗粒粒径相同时,输入峰值加速度越大,坡顶的沉降量越大;相同输入地震动条件下,颗粒粒径越大,坡顶沉降量越小;颗粒粒径和输入峰值加速度相同时,水平和竖向组合输入引起的坡顶沉降最大,单一水平向输入次之,单一竖向输入最小;峰值加速度放大系数随输入峰值加速度的增大逐渐减小;颗粒粒径越大,峰值加速度放大系数越大;抛石防波堤变形特征表现为坡顶沉降,坡体两侧斜向下滑移,坡面存在浅层滑动。研究方法及结果可为抛石防波堤抗震设防提供参考依据。

关键词：堆石料颗粒流离散元抛石防波堤地震动动力响应

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抛石防波堤的稳定性

水道港口 1983年第2期 38-40页

作者： Todd L.Walton 李苓苓

许多研究者[阿伦斯和麦卡特尼,托马斯等人(1912)、布鲁恩等人以及洛塞德和吉梅内兹—柯托已指出:波浪陡度以及波浪周期是影响抛石防波堤稳定性的一个因素。而目前某些设计方法并不明确考虑波浪周期的影响。本文介绍一种估计惯

关键词：护面块体抛石防波堤护面块石陡度方程惯性作用波浪周期