4.3小结 33

第五章 波浪与双板—网衣式防波堤的相互作用 34

5.1双板—网衣式防波堤模型概述 34

5.2不同网衣参数对双板—网衣式防波堤的影响 36

5.2.1网衣数目对波形的影响 36

5.2.2网衣高度对波形的影响 37

5.2.3网衣密实度对波形的影响 38

5.3双板—网衣式防波堤与单层板及双层板式防波堤消浪性能比较 40

5.4小结 41

结 论 42

致 谢 44

参考文献 45

攻读学士学位期间发表学术论文情况 48

第一章 绪论

1.1研究的背景、目的和意义

随着世界人口的激增以及经济全球化的不断深入，能源成为经济发展中不可或缺的一部分。然而由于陆地上能源的不断开采，已经不能再满足全世界各个国家对能源的需求，因此各个国家都将能源开发的重点放在了占据地球表面79%的海洋上，其具有丰富的矿产、生物、旅游等资源，是当前以及未来人类开发的重中之重。近年来，人们在近海以及远海区域的活动越来越频繁，为了保护海岸线和海洋结构物免遭波浪的破坏，确保船舶安全停靠以及顺利的装卸货物和上下旅客，人们常常会选择在这些区域修建防波堤。

目前防波堤主要分为两大类，即：固定式防波堤和浮式防波堤。其中，随着海洋开发不断向深海延伸，固定式防波堤水下施工困难、造价昂贵等问题日渐突出；并且其所在区域内的水体无法正常交换，也无法满足生态环境的要求。浮式防波堤虽然相较于固定式防波堤能够适应更深的水深且满足生态环境的要求，但其建造费用仍然很高；并且防波堤、锚链、流体之间的相互耦合更加复杂，研究需要更多的时间。因此一些学者提出了一种更加简单且方便建造的防波堤形式—板式防波堤。

板式防波堤是一种新的防波堤形式，一方面：其不仅能够削弱波浪的作用，而且具有地形适应能力强、满足生态环境要求且工程造价低等优势；另一方面：当波浪传播经过板式防波堤时，在板下会产生振荡流，由于这种振荡流的存在，板式防波堤可以作为一种能量转换装置，对海洋能进行开发利用。但是板式防波堤无法适应潮汐变化水深，当水深变化时不能保证其最佳的消浪效果，这对于保证港口及海洋结构物的安全是十分不利的。

因此，利用数值模拟方法研究一种既具有较强地形适应能力、满足生态环境要求且工程造价较低，又能够适应更广泛潮汐变化水深的防波堤形式，有着重要的理论研究意义及工程应用价值。

1.2研究现状

1.2.1数值波浪水槽研究

1.2.2波浪与淹没式结构物研究

1.2.3网衣模型研究

1.2.4分离方法

1.3本文的主要工作

本文基于计算流体力学理论建立二维数值波浪水槽，研究波浪与单板、双板以及双板—网衣式防波堤的相互作用问题，并对其消浪性能进行研究。潜体选用淹没水平薄板这种最具代表性的结构物，由于其厚度非常小，所以在其边缘发生的流动分离很小，产生的涡相对而言也比较小。本文工作的主要目的是通过研究单板、双板以及双板-网衣式防波堤的消浪性能，从而提出一种能够适应更广泛潮汐变化水深的防波堤形式，为实际的工程设计和应用提供一定的理论依据。