组合浮囊型浮式防波堤消浪特性的数值模拟研究

李娇娇，冀坷帆，张金凤，王玉红，马瑞

（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222 2.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072）

0 引言

浮式防波堤可分为箱板式和板阻式两种结构形式[1]，其中，板阻式结构是在箱板式基础上在下部增加阻尼结构。目前，浮式防波堤的研究方法主要包括理论研究、数值模拟、物理模型试验[2-4]3种，数值模拟计算结果与物理模型较为接近[5]，可作为前期方案论证和比选阶段的主要研究手段。浮式防波堤的研究内容主要包括结构锚链力和运动特性[6]、透射系数的影响因素。各影响因素中得到广泛认可的包括：相对宽度、相对吃水、相对波高等参数[7-8]；波高、波陡[9]；堤宽、刚性[10]等。

本文提出的组合浮囊式浮式防波堤结构属于浮筒箱板式结构，根据消浪机理及弹性性能，浮筒式结构属于反射型的刚性浮式防波堤[11]，但当多个浮筒进行组合后，可形成柔性的多浮筒式浮式防波堤结构[12-15]。

本文提出了一种新型组合浮囊型浮式防波堤，其消浪理主要是通过浮囊对波浪的反射和浮囊之间在水中不规律的上下错动、左右摆动干扰水质点运动，从而消减波能。

1 数学模型的建立

1.1 模型设置

数值模型入射波浪条件为：波高2.5 m、水深15 m、周期12 s。数值模型波浪水槽长850 m，宽0.1 m，高28 m，建立二维模型进行波浪-防波堤相互作用数值模拟。模型中水槽网格划分共分为3部分，第1部分为造波区，该区域长度取160 m，约1倍波长，第2部分为浮式防波堤结构区，该区域长度取80 m，第3部分为波浪消减区，为防止水槽出口的边界对内部波浪的影响，该区域长度取610 m，约5倍波长。……