【摘 要】
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随着科学技术水平的进步和人类生活质量的提高,人们对海洋的探索愈加深入,而浮式防波堤因其具有方便安装、建造方便快捷、维护简单、可进行水质交换等优点,越来越受到广泛的关注。一方面,相较于单体浮式防波堤,双体浮式防波堤具有更佳的消浪性能,另一方面,在当前推进的全球碳中和的大背景下,波浪能是清洁能源之一,因此研发具有较好的消浪性能并兼顾波浪能发电等多种功能的浮式防波堤是近年来研究的热点。本文基于边界元方法
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随着科学技术水平的进步和人类生活质量的提高,人们对海洋的探索愈加深入,而浮式防波堤因其具有方便安装、建造方便快捷、维护简单、可进行水质交换等优点,越来越受到广泛的关注。一方面,相较于单体浮式防波堤,双体浮式防波堤具有更佳的消浪性能,另一方面,在当前推进的全球碳中和的大背景下,波浪能是清洁能源之一,因此研发具有较好的消浪性能并兼顾波浪能发电等多种功能的浮式防波堤是近年来研究的热点。本文基于边界元方法利用ANSYS Aqwa建立了浮式防波堤数值模型,对浮堤运动幅值响应算子、几种不同结构浮箱的透射系数以及防波堤的波面高程与文献结果进行了比较,从而验证了数值模型的准确性。论文提出了一种OWC-开孔双体浮式防波堤,为了解其消浪性能,本文分别模拟了规则波及不规则波作用下的双体浮式防波堤的透射系数,通过改变结构的工况参数及波浪要素,重点研究了水深、波浪周期、波浪入射角度、入射波波高、双体间距、锚泊方式、OWC装置开口宽度等对透射系数的影响。结果表明,在本文研究波况下,与普通双浮堤相比,双体浮式防波堤的消浪性能较好;在规则波作用下,双体间距和OWC开口宽度越宽,消浪效果越好;锚链不拖地的浮堤消浪性能略优于锚链拖地情况;波浪正向入射比斜向入射时消浪效果好。在不规则波作用下,在双体间距、OWC开口宽度及波浪入射角度方面与规则波的规律相同;有效波高对消浪效果的影响较小,但随着有效波高增大,对其影响也增大;水深对其透射系数的影响较大。为了解稳定性特点,本文对OWC-开孔双体浮式防波堤的运动幅值响应算子(RAO)进行了分析,得到了影响浮堤稳定性的规律,重点研究了不同入射波角度、双体间距、OWC开口宽度、吃水深度及锚链拖地长度的影响。结果表明,在本文研究波况下,OWC-开孔双体浮式防波堤的运动幅值响应算子在横摇方向大于相似的浮堤;双体间距对结构的稳定性没有明显影响;在纵摇方向运动幅值随着入射波角度的增大而减小;随着OWC开口宽度的增大,运动幅值响应算子也随之增加,特别是在纵摇方向;增大浮堤的吃水深度或减小锚链拖地长度使浮堤垂荡、横摇方向运动幅值响应算子增大,纵摇方向运动幅值响应算子减小,并且使浮堤的固有周期增大。本研究可为浮式防波堤的设计和应用提供理论依据,对浮式防波堤与波浪能发电一体化装置的研发具有很大的实际意义。
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