研究生开题答辩PPT

1、规则形状人工岛掩蔽区绕射波高规则形状人工岛掩蔽区绕射波高推算方法的研究推算方法的研究2013级港口、海岸及近海工程专业开题答辩学生学生： 李 龙指导老师指导老师：于定勇教授2015年5月汇报提纲汇报提纲选题背景1研究现状2研究内容3 3技术路线4 4预期研究成果5论文安排6一、选题背景一、选题背景l 大型填海工程是我国海洋大型填海工程是我国海洋开发活动的重大举措。开发活动的重大举措。香港国际机场香港国际机场青岛西海岸名人岛项目青岛西海岸名人岛项目l 人工岛可用作海港作业区、人工岛可用作海港作业区、海上机场、工业基地、旅游海上机场、工业基地、旅游休闲景点等。休闲景点等。l 国家海洋局鼓励离岸式人

2、国家海洋局鼓励离岸式人工岛的建设。工岛的建设。一、选题背景一、选题背景岛上装卸码头的泊岛上装卸码头的泊稳条件稳条件岛体对岸滩影响岛体对岸滩影响结构型式和建造结构型式和建造方法方法护岸结构设计护岸结构设计总体布置适宜性总体布置适宜性人人工工岛岛水水动动力力研研究究研究热点研究热点波浪因素研究波浪因素研究与水动力的相互与水动力的相互作用作用护岸防浪墙的高程护岸防浪墙的高程人工岛掩蔽区的绕射波高的研究人工岛掩蔽区的绕射波高的研究人工岛的设计波高人工岛的设计波高局部冲淤分布局部冲淤分布二、研究现状二、研究现状n 谢世楞等采用单源点法和线性简谐波相关理论，结合岛的边界条件，建立了圆柱形人工岛波浪绕射的数

3、学模型，研究了规则波对人工岛的绕射问题，归纳人工岛周围波高及绕射系数的的分布特征。n 蔡艳君等在规则波绕射数学模型的基础上，运用线性迭加不同振幅、频率和方向组成波的方法，建立了人工岛不规则波绕射的数学模型，所建模型对不同尺度的人工岛进行了波浪绕射计算，得出了不同尺寸的人工岛的不规则波的波高分布规律。n 陈欣应用MIKE 21对人工岛的波浪绕射进行了数值模拟，得出了人工岛周围波高分布特点。二、研究现状二、研究现状作者作者波浪传播的波浪传播的数学模型数学模型研究目的研究目的结果分析结果分析张军（2005） 何国华（2013）缓坡方程直立岛式结构物周围波浪传播情况模型对过程有较强的适应性；较好模拟波

4、浪传播过程中发生的绕射和反射现象竺艳蓉（1995）孤立波理论估算人工岛上波浪爬高数值计算结果与整体模型试验的实测结果进行了比较，二者吻合较好李德筠（1995）射线理论圆柱形人工岛对波浪绕射、折射波高的分布发现波速最大区波浪冲刷也最严重李雪（2014）能量平衡方程岛式防波堤绕射系数分布与海港水文规范值对比对比结果十分接近，可以较好地描述港池的泊稳状况陈欣（2012）Boussinesq方程人工岛周围波高分布的数值研究不同工况下人工岛周围波高分布特点u 采用单一推算绕射波高的方法，对不同推算的方法的结果对比采用单一推算绕射波高的方法，对不同推算的方法的结果对比分析研究较少；分析研究较少；二、研究现

5、状二、研究现状已有研究中存在的问题：已有研究中存在的问题：u 单一形状在一种波况作用下人工岛绕射波高分布规律的研究，单一形状在一种波况作用下人工岛绕射波高分布规律的研究，对在不同波况条件下不同形状、不同尺度人工岛的绕射波高分布对在不同波况条件下不同形状、不同尺度人工岛的绕射波高分布规律研究较少。规律研究较少。三、研究内容三、研究内容 数值模拟在不同波况条件下不同形状数值模拟在不同波况条件下不同形状人工岛掩蔽区的绕射系数、绕射波高分布人工岛掩蔽区的绕射系数、绕射波高分布值；值； 类比圆柱、防波堤的求解波浪绕射系类比圆柱、防波堤的求解波浪绕射系数方法得到规则形状人工岛绕射系数的解数方法得到规则形状

6、人工岛绕射系数的解析解，并推算绕射波高；析解，并推算绕射波高； 对比数值模拟值和解析解，分析不同对比数值模拟值和解析解，分析不同方法推算绕射波高结果的异同和适应范围。方法推算绕射波高结果的异同和适应范围。三、研究内容三、研究内容1、应用基于Boussinesq方程的MIKE21-BW模型分别模拟在规则规则波、不规则波波、不规则波条件下不同形状（矩形、圆形、三角形等）（矩形、圆形、三角形等）人工岛绕射系数分布规律，并推算其各自的绕射波高分布。数值简化模型图1 计算区域示意图图2 数值模型地形图三、研究内容三、研究内容2、建立简化的模型，类比圆柱和防波堤等构筑物后的波浪绕射系数的理论求解方法，分别

7、推导在规则波和不规则波作用下的规则形状人工岛掩蔽区的绕射系数的理论解；不规则波绕射系数的理论解提出入射波波高：绕射波波高：21 3004.0( , )HS fd df 1 30()4.0( )ddHSf df绕射系数：绕射系数：1 31 3()()( ,)dHddiiijijiijKHHSffS ff 其中：( , )S f表示入射波方向谱，( )dS f表示绕射波频谱dHK不规则波绕射系数三、研究内容三、研究内容规则波绕射系数的理论解提出圆柱的波浪绕射系数求解方法：圆柱的波浪绕射系数求解方法：控制方程：Laplace方程边值问题：自由表面条件，底部条件，物面条件，适当的散射条件（物理上要求有

8、能量从物体表面散射到无穷远处：Sommerfeld理论）lim(ik )0mRRR根据上述边值条件的提出，求得波动势函数，在此基础上求得波面方程，最后求得绕射系数：0(ka)(ka)(ka) cos(ka)mdmdmmmmmHJKiJHmHH圆柱示意图三、研究内容三、研究内容单突堤的绕射系数求解方法：单突堤的绕射系数求解方法：控制方程：Laplace方程边值问题：自由表面条件，底部条件，物面条件，单突堤的绕射条件：()000limcosh (z d)elim2 cosh (z d)ecoslim0it kyxi txyxyckckky规则波绕射系数的理论解提出绕射水域示意图四、技术路线四、技术

9、路线修正理论解和数值结果确定各自适应范围和局限性论文撰写建立简化模型类比防波堤、圆柱绕射系数求解法推导人工岛绕射系数理论解推算绕射波高Hd=KdHi试验方案设计物理水池造波设备设置试验装备测量及数据采集数据整理分析查阅文献总结研究方法及存在问题数值模拟理论求解物理试验建立数值模型模型验证设置不同波况条件不同形状的人工岛数值模拟绕射系数Kd结果分析推算绕射波高Hd=KdHi试验结果对 比分析五、预期研究成果五、预期研究成果 分别绘制在规则波、不规则波作用下的不同分别绘制在规则波、不规则波作用下的不同形状人工岛掩蔽区的绕射系数等值线分布图；形状人工岛掩蔽区的绕射系数等值线分布图； 推求得简单规则形

10、状人工岛的波浪绕射系数推求得简单规则形状人工岛的波浪绕射系数的解析解；的解析解； 分析所得解析解、数值模拟的绕射系数分布分析所得解析解、数值模拟的绕射系数分布值异同，得出在不同条件下人工岛绕射波高的值异同，得出在不同条件下人工岛绕射波高的分布规律。分布规律。六、论文安排六、论文安排序号序号阶段及内容阶段及内容起讫时间起讫时间阶段成果形式阶段成果形式1阅读文献，搜集资料2015.4-2015.5论文第一章的绪论部分2MIKE 21建立的数值模型2015.5-2015.6第二章绕射波高的分布规律研究3物理模型试验的设计与建立2015.6-2015.7第四章验证模型的有效性4给出绕射系数求解方法2015.9-2015.12第五章得到绕射系数的理论解5对比结果2016.1-2016.2研究各自的适应范围及局限性6绘制绕射系数分布图2016.2-20