浮式防波堤中的方箱式防波堤具有良好的建造优势在实际工程中得到较多的应用,此类型的防波堤研究也因此受到海洋工程研究者的重视。但是学者的研究多是 通过实验或者软件模拟探寻结构改变对其消波性能方面的影响,而对于防波堤自身 在波浪中的动力响应和锚链受力情况研究较少。下文将介绍锚链锚泊方箱式浮式防 波堤的国内外研究现状。79092

1 国外研究现状

(1)基于 Airy 波理论

S。A。Sannasiraj 等[8]基于 Airy 波理论,通过建立二维有限元模型对锚链系泊的浮 式防波堤作水动力性能分析。得出波浪的透射率与波浪和浮体相对宽度存在相关性, 大致为透射系数会随着相对宽度的减小出现先增加后再减少再增大。

(2)基于二维势流理论

Willianmx 等研究对象式柔性浮式防波堤,首先通过二维的势流理论,再用相关 的边界条件,建立积分方程得出相应的数学模型。Williamset[9]同样是基于势流理论, 再运用恰当格林函数研究浮体的动力响应,浮体在流体中的运动往往受到锚链力的 阻碍。Williamset 等运用积分方程计算出浮体的动力响应、波浪反射效果、锚链力等。

(3)边界元方法

针对双浮箱和单浮箱浮式防波堤 Jeongwoo Lee 等[10]采用边界元的方法研究其动 力性能和消波性能。通过数值模拟表明锚链的受力与波浪的漂移力之间的关系不明 显。实验中 Jeongwoo Lee 等将单浮箱的尺寸大小与双浮箱尺寸大小设置为一样,两 个浮箱之间的距离是一样。实验表明,单浮箱与双浮箱浮式防波堤的水动力性能存 在较大差异。论文网

(4)新型防波堤研究

Nobuhiro Matsunaga[11]研究了一种新式防波堤,这种防波堤由方箱、桁架、锚链 组成。并且运用各种方式对其进行了消波性能方面进行了研究,得出了很多有价值 的结论。但是 Nobuhiro Matsunaga 的研究并没有涉及到防波堤的系泊系统锚链的受 力情况和响应的动力响应。K。Murali 和 J。sMani[12]研究了一种笼式结构的浮式防波堤,

此类型的防波堤利用张紧的锚链将浮箱固定在水体中,之后开展了笼式防波堤 的消波性能的研究,最后发现,笼式防波堤相对于其它的防波堤具有良好的消波性 能。与 Nobuhiro Matsunaga 相同,文章重点研究了消波性能而锚链受力情况和动力 响应情况并没有涉及到。Norimi Mizutani[13]研究了三种类型的防波堤,得出了虽然防

波堤的类型不同但其消波的性能都与入射波的周期相关。Shunichi Ikesue 等[14]提出了 一种内外翼缘的双浮箱式浮式防波堤,研究了防波堤的消波性能,研究表明这种类 型的防波堤其消波性能与波浪入射波的周期相关,透射系数变化的规律表现为:透 射系数随着入射波周期的增大呈现出先增大后减小。同时用没有翼缘的浮式防波堤 作为对比研究,发现翼缘能够很大程度上提高防波堤的消波性能。与上文的防波堤 研究一样,文章中未涉及到浮体的动力响应和锚链受力的研究。

2 国内研究现状

浮式防波堤的研究在我国的起步较晚。主要还是针对浮式防波堤的消波性能的 研究,具体情况如下:

(1)消波性能的研究 邹志利等[15]开展了对固定式防波堤的研究,主要是根据吃水深度不同,入射波

各方面参数的改变对于固定式防波堤在波浪力的作用下其受力情况、消波性能开展 了实验研究,并且得到了可以运用到实际工程中的结论。姚国权等[16]主要对矩形方 箱型浮式防波堤进行了更加全面的研究,研究表明,矩形方箱型浮式防波堤虽然类 型不尽相同,但其波浪透射率随着波浪周期的变化规律基本上是相同的,具体如下: 波浪透射系数随着波浪周期增大,呈现出先增大然后减小再增大的规律,当波浪的 周期增加到一定程度,防波堤的透射系数将不再变化。但是,当防波堤的结构改变 其锚链受力的变化规律出现很大不同:有些结构的锚链受力情况会与波浪周期变化 呈正相关,有些结构形式的锚链受力则会在出现峰值后减小。上海交通大学的陈力[17] 利用浮体模型水动力试验以及通过理论分析,研究了方箱浮式防波堤在波浪中受到 的表面正压力、消波性能,分析了防波堤的表面的压力分布情况和变化的规律。

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