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椭圆余弦波对V形防波堤绕射波浪力的解析计算

才瀚涛 黄华 苏炜

才瀚涛,黄华,苏炜. 椭圆余弦波对V形防波堤绕射波浪力的解析计算[J]. 水利水运工程学报,2020(5):16-23 doi:  10.12170/20190608001
引用本文: 才瀚涛,黄华,苏炜. 椭圆余弦波对V形防波堤绕射波浪力的解析计算[J]. 水利水运工程学报,2020(5):16-23 doi:  10.12170/20190608001
(CAI Hantao, HUANG Hua, SU Wei. Analytical calculation of cnoidal wave diffracted force on a V-shaped breakwater[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 16-23. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190608001
Citation: (CAI Hantao, HUANG Hua, SU Wei. Analytical calculation of cnoidal wave diffracted force on a V-shaped breakwater[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 16-23. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190608001

椭圆余弦波对V形防波堤绕射波浪力的解析计算

doi: 10.12170/20190608001
基金项目: 广东省省级科技计划项目(2016A050502022)
详细信息
    作者简介:

    才瀚涛(1994—),男,江西南昌人,硕士研究生,主要从事水动力学研究。E-mail:841067641@qq.com

    通讯作者:

    黄 华(E-mail:tsyhh1982@163.com

  • 中图分类号: O353

Analytical calculation of cnoidal wave diffracted force on a V-shaped breakwater

  • 摘要: 应用椭圆余弦波理论,给出了V形薄壁防波堤的浅水波绕射理论解,对现有Airy微幅波理论进行了有效拓展。通过对V形防波堤的浅水波浪力进行试算,揭示了椭圆余弦波对防波堤的作用规律。计算结果表明:椭圆余弦波理论计算的V形防波堤的最大无量纲波浪力明显大于相同浅水条件下Airy微幅波理论的对应结果,该方法有效拓展了无限长直立薄壁堤的反射波理论。此外,浅水波入射角、V形堤张角和防波堤臂长与水深比等参数的变化均将对V形堤的波浪作用产生相关影响,而V形堤的实际绕射波浪力幅值将随浅水波特征参数值的增大而增大。
  • 图  1  椭圆余弦波作用下的V形固立防波堤

    Figure  1.  Cnoidal wave diffracted by V shaped breakwater

    图  2  与无限长密实直墙堤的中心线剖面的比较

    Figure  2.  Comparation of central profile with infinite long solid wall ($\lambda = 1, \;a = 1\;000,\; d = 2,\; \alpha = {\text{π}},\; \beta= {\text{π}}/2$)

    图  3  不同臂长水深比下最大无量纲波浪力随$kd$的变化

    Figure  3.  Maximum dimensionless wave force for different arm length-water depth ratio $\left( {\beta = {\text{π}}/3,\;\lambda {\rm{ = }}3,\;\alpha {\rm{ = }}2{\text{π}}/3} \right)$

    图  4  不同臂长水深比下最大无量纲波浪力随$kd$的变化

    Figure  4.  Maximum dimensionless wave force for different arm length-water depth ratios $\left( {\beta = {\text{π}}/2,\;\lambda {\rm{ = }}3,\;\alpha = {\text{π}}} \right)$

    图  5  不同来波入射角下最大无量纲波浪力随$kd$的变化

    Figure  5.  Maximum dimensionless wave force for different incident angles $\left( {\lambda = 3,\;d/a = 1/5,\;\alpha = 2{\text{π}}/3} \right)$

    图  6  不同入射角下最大无量纲波浪力随$kd$的变化

    Figure  6.  Maximum dimensionless wave force for different incident angles $\left( {\lambda = 3,\;d/a = 1/5,\;\alpha = {\text{π}}} \right)$

    图  7  不同张角下V形堤的最大无量纲波浪力随$kd$的变化

    Figure  7.  Maximum dimensionless wave force for different opening angles of the breakwater (λ=3, d/a=1/5, β=π/4, π/3, π/2)

    图  8  不同$kd$下最大无量纲波浪力随浅水波特征参数$\lambda $的变化

    Figure  8.  Maximum dimensionless wave force for different characteristic parameters of shallow water (β=π/3, α=2π/3, d/a=1/5)

    图  9  椭圆余弦波与Airy波所对应的最大无量纲波浪力的比较

    Figure  9.  Comparation of maximum dimensionless wave force for cnoidal wave and airy wave (β=π/3, λ=3, d/a=1/5, α=2π/3)

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-08
  • 网络出版日期:  2020-08-15
  • 刊出日期:  2020-10-16

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