不规则波对方箱浮式防波堤作用的受力特性研究

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1、分类号密级UDC编号硕士学位论文不规则波对方箱浮式防波堤作用的受力特性研究彭海婷（1241008）指导教师姓名郑艳娜专业名称港口、海岸及近海工程论文答辩日期2015年6月3日学位授予日期年月日StudyontheMechanicalCharacteristicsofBoxFloatingBreakwaterunderIrregularWaveThesisSubmittedtoDalianOceanUniversityForthedegreeofMasterofEngineeringByPengHaitingThesisSupervisor

2、:AssociateProf.ZhengYannaJUNE,2015摘要摘要自然界中海浪是一种非常复杂的现象，实际上是一种不规则波浪。大量的事实证明，只有按照不规则波来模拟研究波浪，才能更准确的描述海浪。近年来，以有效利用海上空间和海洋资源开发为目的的各种浮式海洋结构引起了广泛的关注，浮式防波堤作为一种海洋技术，机动灵活，造价较低，对环境影响小，特别适用于深水，具有较高的经济效益和应用前景。矩形方箱结构是浮式防波堤最为简单的形式，因此研究不规则波浪对方箱浮式防波堤的作用具有重要的研究意义。本文采用线性波浪叠加法对不规则波进行数值模拟，应用

3、合田改进的JONSWAP谱来模拟不规则波。将模拟出的波浪瞬时高度进行快速傅立叶变换得到估计谱，并与目标谱进行比较从而验证了不规则波模拟的准确性。对于波浪与方箱浮式防波堤的作用，本文基于边界元法，建立了波浪对方箱防波堤作用的时域数值计算模型。将不规则波的模拟作为输入条件，模拟深水线性不规则波浪对方箱浮式防波堤的作用，研究其受力特性并与规则波结果进行比较，从量级和变化趋势方面验证了数值模型具有一定的准确性。在验证了模型准确性基础上，研究了不同因素（相对吃水深度、有效波高、有效周期）对固定方箱和强迫振动方箱防波堤的受力的影响。计算结果表明，对于

4、固定方箱来说，相对吃水深度越大，方箱受力越大；波高越大，方箱受力越大。对于强迫振动方箱来说，相对吃水深度越深，方箱垂向波浪力越大；波高越大，其垂向波浪力越大。对方箱受力分别选用了最大值和平均值进行分析，研究发现两者随相对吃水、有效周期和有效波高的变化趋势一致，但是变化幅度不同，因此在采用平均值进行系泊系统设计时，对长周期、大波高情况建议适当提高设计标准。关键词：不规则波；方箱浮式防波堤；受力特性IAbstractAbstractOceanwaveisaverycomplicatedphenomenon,infact,whichisakin

5、dofirregularwaves.Alargenumberoffactsshowthatoceanwaveshouldbesimulatedinaccordancewiththeirregularwave.Recently,manytypesoffloatingoceanstructuresforthepurposeofeffectiveuseofmaritimespaceandmarineresourcesdevelopmenthaveattractedgreatattention.Asamarinetechnology,floati

6、ngbreakwaterisflexible,lowcost,andsuittodeepwaterespecially,soithasgoodforegroundofexploitationandapplication.Boxfloatingbreakwateristhesimplestformoffloatingbreakwater.Therefore,thepredictionoftheirregularwaveforcesonboxbreakwaterisanimportanttopic.Inthepresentpaper,thes

7、uperpositionmethodoflinearwaveisusedtosimulatetheirregularwaves.Intheirregularwavesimulation,JONSWAPspectrumischosenasthetargetspectrum.FastFouriertransformisusedtoanalyzethefrequencyspectrumtogetnumericalspectrum.Comparingnumericalspectrumwiththetargetspectrum,itverifies

8、theaccuracyofthenumericalsimulationoftheirregularwave.Basedontheboundaryelementmethod,numericals