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非淹没双直立圆柱系统波浪爬升的数值模拟

陈浩民 倪云林

陈浩民,倪云林. 非淹没双直立圆柱系统波浪爬升的数值模拟[J]. 水利水运工程学报 doi:  10.12170/20191018004
引用本文: 陈浩民,倪云林. 非淹没双直立圆柱系统波浪爬升的数值模拟[J]. 水利水运工程学报 doi:  10.12170/20191018004
(CHEN Haomin, NI Yunlin. Numerical analysis of wave run-up characteristics on dual non-submerged vertical cylinders system[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20191018004
Citation: (CHEN Haomin, NI Yunlin. Numerical analysis of wave run-up characteristics on dual non-submerged vertical cylinders system[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20191018004

非淹没双直立圆柱系统波浪爬升的数值模拟

doi: 10.12170/20191018004
基金项目: 浙江省自然科学基金青年基金项目(LQ18E090006)
详细信息
    作者简介:

    陈浩民(1998—), 男, 浙江温州人, 硕士研究生, 主要从事波浪对海上建筑物的作用研究. E-mail: 1393704409@qq.com

    通讯作者:

    倪云林(E-mail: oceannyl@zjou.edu.cn

  • 中图分类号: TV 139.2

Numerical analysis of wave run-up characteristics on dual non-submerged vertical cylinders system

  • 摘要: 波浪爬升是近海构筑物和海洋平台结构设计中的重要参数。全面掌握波浪的爬升特性有利于结构的安全保证和优化。采用有限元方法建立了求解Berkhoff缓坡方程的数值模型,并计算了非淹没单个直立圆柱周围的波高分布,计算结果与解析解吻合很好。以非淹没双直立圆柱为研究对象,探讨了圆柱间距对波浪爬升的影响。结果表明:上游圆柱周围的波高分布曲线波动较大,但最大相对波高和最小相对波高的发生位置基本与单个圆柱的情况相同;当圆柱间距为1/4波长的奇数倍时,最小相对波高明显减小,圆柱肩部出现第二峰值;而当圆柱间距为1/4波长的偶数倍时,最小相对波高则明显增加,圆柱肩部出现第二谷值。下游圆柱周围的波高分布曲线与单个圆柱的情况相似,但波高相对较小。
  • 图  1  计算域划分示意

    Figure  1.  Division of computational domain

    图  2  非淹没单个直立圆柱地形(长度单位:m)

    Figure  2.  Sketch of single non-submerged vertical circular cylinder

    图  3  单个直立圆柱周围波高分布比较

    Figure  3.  Comparison of calculated wave run-up with analytical solutions along circumference

    图  4  非淹没双直立圆柱地形(长度单位:m)

    Figure  4.  Sketch of dual non-submerged vertical circular cylinder

    图  5  圆柱间距改变对上游圆柱波浪爬高的影响

    Figure  5.  Influence of spacing between two cylinders on wave run-up of upstream cylinder

    图  6  圆柱间距改变对下游圆柱波浪爬升的影响

    Figure  6.  Influence of spacing between two cylinders on wave run-up of downstream cylinder

    表  1  下游圆柱波浪爬高最大值和最小值

    Table  1.   The maximum and minimum values of wave run-up around downstream cylinder

    工况S/L最大相对波高最小相对波高工况S/L最大相对波高最小相对波高
    单个圆柱 / 1.801 0.517 5 2.25 1.672 0.467
    1 1.25 1.609 0.444 6 2.50 1.754 0.491
    2 1.50 1.749 0.485 7 2.75 1.684 0.473
    3 1.75 1.649 0.456 8 3.00 1.754 0.490
    4 2.00 1.754 0.491
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  • [1] MACCAMY R C, FUCHS R A. Wave forces on piles: a diffraction theory[R]. Washington DC: US Army Corps of Engineers, Beach Erosion Board, 1954.
    [2] GALVIN C J, HALLERMEIER R J. Wave runup on vertical cylinders[C]//Proceedings of the 13th International Conference on Coastal Engineering. Vancouver, British Columbia, Canada: ASCE, 1972: 65-71.
    [3] NIEDZWECKI J M, DUGGAL A S. Wave runup and forces on cylinders in regular and random waves[J]. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 1992, 118(6): 615-634. doi:  10.1061/(ASCE)0733-950X(1992)118:6(615)
    [4] MORRIS-THOMAS M. An investigation into wave run-up on vertical surface piercing cylinders in monochromatic waves[D]. Stirling Hwy: The University of Western Australia, 2003.
    [5] MORGAN G C J, ZANG J. Using the rasInterFoam CFD model for non-linear wave interaction with a cylinder[C]//Proceedings of the 21th International Offshore and Polar Engineering Conference. Beijing, China: International Society of Offshore and Polar Engineers, 2010.
    [6] 武昕竹, 柳淑学, 李金宣. 聚焦波浪与直立圆柱作用的数值模拟[J]. 水利水运工程学报,2015(6):31-39. (WU Xinzhu, LIU Shuxue, LI Jinxuan. Numerical simulation of interactions of focusing wave with a vertical cylinder[J]. Hydro-Science and Engineering, 2015(6): 31-39. (in Chinese)
    [7] 唐鹏, 于定勇, BAI Wei, et al. 海洋工程中直立圆柱波浪爬升问题的数值研究[J]. 中国海洋大学学报,2016,46(10):116-122. (TANG Peng, YU Dingyong, BAI Wei, et al. Numerical simulation of wave run-up on cylindrical offshore structures[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(10): 116-122. (in Chinese)
    [8] 刘正浩, 万德成. 规则波下圆柱波浪爬升特性的数值研究[C]//吴有生, 袁寿其, 颜开. 第二十九届全国水动力学研讨会论文集(下册). 北京: 海洋出版社, 2018: 1163-1174.

    LIU Zhenghao, WAN Decheng. Numerical simulation of regular wave run-up on a circular cylinder[C]//WU Yousheng, YUAN Shouqi, YAN Kai. Proceedings of the 29th National Congress on Hydrodynamics. Beijing: China Ocean Press, 2018: 1163-1174. (in Chinese)
    [9] 吴昊, 朱际休, 廖斌, 等. 波浪对非淹没竖直圆柱作用的数值分析[J]. 安徽工程大学学报,2018,33(5):88-94. (WU Hao, ZHU Jixiu, LIAO Bin, et al. Numerical investigation on free surface waves past non-submerged vertical circular cylinders[J]. Journal of Anhui Polytechnic University, 2018, 33(5): 88-94. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.2095-0977.2018.05.016
    [10] BERKHOFF J C W. Computation of combined refraction-diffraction[C]//Proceedings of the 13th International Conference on Coastal Engineering. Vancouver, British Columbia, Canada: ASCE, 1972.
    [11] BOOIJ N. A note on the accuracy of the mild-slope equation[J]. Coastal Engineering, 1983, 7(3): 191-203. doi:  10.1016/0378-3839(83)90017-0
    [12] HOUSTON J R. Combined refraction and diffraction of short waves using the finite element method[J]. Applied Ocean Research, 1981, 3(4): 163-170. doi:  10.1016/0141-1187(81)90058-4
    [13] 赵明, 腾斌, 金生. 缓坡方程的有限元解[J]. 大连理工大学学报,2000,40(1):117-119. (ZHAO Ming, TENG Bin, JIN Sheng. Finite element solutions for mild slope equation[J]. Journal of Dalian University of Technology, 2000, 40(1): 117-119. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:1000-8608.2000.01.033
  • [1] 李炎隆, 张宁, 曹智昶, 宫晓华.  坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响 . 水利水运工程学报, doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.01.002
    [2] 王玉孝, 沈婷, 李国英.  组合型混凝土面板堆石坝应力应变特性分析 . 水利水运工程学报,
    [3] 梁岩, 毛瑞敏, 王毅, 罗小勇.  龙开口水电站坝基防渗墙数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [4] 何玲丽, 田东方.  考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟 . 水利水运工程学报,
    [5] 秦亚斌, 张振华, 朱大勇.  某水电站溢洪道闸室堰体厚度优化分析 . 水利水运工程学报,
    [6] 武昕竹, 柳淑学, 李金宣.  聚焦波浪与直立圆柱作用的数值模拟 . 水利水运工程学报,
    [7] 冯超, 杜应吉.  渡槽结构横向动力响应分析 . 水利水运工程学报,
    [8] 陈 飘, 邓成发, 刘正国.  中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析 . 水利水运工程学报,
    [9] 曹邱林, 陈蕾.  大型船坞坞室墙施工期有限元分析 . 水利水运工程学报,
    [10] 孙玮玮,庄德利,张士辰,郑昊尧.  黄河源水电站工程大坝渗流安全分析 . 水利水运工程学报,
    [11] 刘晓平,卢陈,王崇宇,向黎.  遮帘桩工作性状影响因素分析 . 水利水运工程学报,
    [12] 李同春,厉丹丹,王志强.  基于有限元响应面法的重力坝抗拉可靠度分析 . 水利水运工程学报,
    [13] 徐光明,章为民,蔡飞,赖忠中.  岸坡稳定的离心模型试验和有限元计算分析 . 水利水运工程学报,
    [14] 孙逊,高明.  基于随机有限元方法的拱坝可靠性分析 . 水利水运工程学报,
    [15] 孙逊,高明.  改进的随机有限元方法 . 水利水运工程学报,
    [16] 李浩麟,易家豪.  河口浅水方程的隐式和显式有限元解法 . 水利水运工程学报,
    [17] 沈任工.  侧向受载桩的有限元分析 . 水利水运工程学报,
    [18] 宋敬廷.  厚壳有限元分析中几何参数自动生成的探讨 . 水利水运工程学报,
    [19] 李浩麟,易家豪.  河口浅水方程的隐式和显式有限元解法 . 水利水运工程学报,
    [20] 易家豪.  疏浚抛泥扩散的二元有限元计算 . 水利水运工程学报,
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-18
  • 网络出版日期:  2020-08-01

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