《極端條件下複合式海堤越浪過程的水動力學特性研究》是依託上海交通大學，由劉樺擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：極端條件下複合式海堤越浪過程的水動力學特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉樺
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海堤越浪往往伴隨著自由表面大變形、破碎、飛濺和越堤流動等複雜流動現象，是導致海堤失效的主要動力因素。本項目以大潮和風浪作用下複合式海堤的越浪流動作為研究對象，發展基於高速PIV的海堤越浪流動結構的精細測量方法，獲得海堤越浪波浪水槽實驗的瞬時流場信息，建立越浪流態的基準實驗資料庫，給出越浪流流速分布特徵。完善可消除二次反射的數值波浪水槽，實現可精確刻畫護面塊體形狀和擺放方式的海堤越浪數值模擬方法。以複合式海堤為對象，進行系統的實驗測量和數值模擬，揭示複合式海堤在典型高潮位和風浪作用下的越浪流動結構的變化規律，建立越浪流基本參數的工程計算公式。本項目的研究成果不僅對波浪與海岸結構物的相互作用研究具有重要的學術價值，而且可套用於極端高潮位和超強颱風作用下海堤的安全性評估。
結題摘要
海堤越浪往往伴隨著自由表面大變形、破碎、飛濺和越堤流動等複雜流動現象，是導致海堤失效的主要動力因素。本項目採用理論分析、數值模擬與物理模型實驗相結合的方法對典型海堤的越浪過程流體動力特徵進行了系統深入的研究。主要創新性研究成果有：在大型波浪水槽中實現了海堤越浪過程越堤流的PIV測量，獲得了孤立波作用下越堤流流場特徵；在國際上率先提出了基於解析鬆弛方法和流函式波理論的大波高規則波的數值造波技術，成功消除造波邊界的二次反射，建立了適合海堤斷面越浪過程模擬的基於水氣兩相流動模型的數值波浪水槽；通過數值模擬與物理實驗，進一步完善並確認斜坡堤越浪過程中越堤流的水動力學特徵，認為越堤流在堤頂流動時其最大厚度沿程按指數規律減小，而最大速度流則先減小後增大,並進一步給出了堤頂最大流速與越浪量之間的關係；以複合式海堤為對象，進行了系統的實驗測量和數值模擬，揭示複合式海堤在典型高潮位和風浪作用下越浪量和越堤流動特徵的變化規律。此外，本項目研究並發展了大變形自由表面流動與破碎波的兩相SPH數值模型，並可進一步套用於設有護面塊體的海堤越浪過程。在本項目執行過程中，密切結合上海地區重要海堤達標工程和新海堤建設，套用建立的數值模擬與實驗測量方法對超強颱風作用下海堤越浪量的預測及其控制策略開展了研究，為上海化學工業區海堤等重點工程建設提供了技術支撐。
