研究生開題答辯PPT

1、規(guī)則形狀人工島掩蔽區(qū)繞射波高規(guī)則形狀人工島掩蔽區(qū)繞射波高推算方法的研究推算方法的研究2013級(jí)港口、海岸及近海工程專業(yè)開題答辯學(xué)生學(xué)生： 李 龍指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師：于定勇教授2015年5月匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱選題背景1研究現(xiàn)狀2研究?jī)?nèi)容3 3技術(shù)路線4 4預(yù)期研究成果5論文安排6一、選題背景一、選題背景l(fā) 大型填海工程是我國(guó)海洋大型填海工程是我國(guó)海洋開發(fā)活動(dòng)的重大舉措。開發(fā)活動(dòng)的重大舉措。香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)青島西海岸名人島項(xiàng)目青島西海岸名人島項(xiàng)目l 人工島可用作海港作業(yè)區(qū)、人工島可用作海港作業(yè)區(qū)、海上機(jī)場(chǎng)、工業(yè)基地、旅游海上機(jī)場(chǎng)、工業(yè)基地、旅游休閑景點(diǎn)等。休閑景點(diǎn)等。l 國(guó)家海洋局鼓勵(lì)離岸式人

2、國(guó)家海洋局鼓勵(lì)離岸式人工島的建設(shè)。工島的建設(shè)。一、選題背景一、選題背景島上裝卸碼頭的泊島上裝卸碼頭的泊穩(wěn)條件穩(wěn)條件島體對(duì)岸灘影響島體對(duì)岸灘影響結(jié)構(gòu)型式和建造結(jié)構(gòu)型式和建造方法方法護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體布置適宜性總體布置適宜性人人工工島島水水動(dòng)動(dòng)力力研研究究研究熱點(diǎn)研究熱點(diǎn)波浪因素研究波浪因素研究與水動(dòng)力的相互與水動(dòng)力的相互作用作用護(hù)岸防浪墻的高程護(hù)岸防浪墻的高程人工島掩蔽區(qū)的繞射波高的研究人工島掩蔽區(qū)的繞射波高的研究人工島的設(shè)計(jì)波高人工島的設(shè)計(jì)波高局部沖淤分布局部沖淤分布二、研究現(xiàn)狀二、研究現(xiàn)狀n 謝世楞等采用單源點(diǎn)法和線性簡(jiǎn)諧波相關(guān)理論，結(jié)合島的邊界條件，建立了圓柱形人工島波浪繞射的數(shù)

3、學(xué)模型，研究了規(guī)則波對(duì)人工島的繞射問題，歸納人工島周圍波高及繞射系數(shù)的的分布特征。n 蔡艷君等在規(guī)則波繞射數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用線性迭加不同振幅、頻率和方向組成波的方法，建立了人工島不規(guī)則波繞射的數(shù)學(xué)模型，所建模型對(duì)不同尺度的人工島進(jìn)行了波浪繞射計(jì)算，得出了不同尺寸的人工島的不規(guī)則波的波高分布規(guī)律。n 陳欣應(yīng)用MIKE 21對(duì)人工島的波浪繞射進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了人工島周圍波高分布特點(diǎn)。二、研究現(xiàn)狀二、研究現(xiàn)狀作者作者波浪傳播的波浪傳播的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型研究目的研究目的結(jié)果分析結(jié)果分析張軍（2005） 何國(guó)華（2013）緩坡方程直立島式結(jié)構(gòu)物周圍波浪傳播情況模型對(duì)過程有較強(qiáng)的適應(yīng)性；較好模擬波

4、浪傳播過程中發(fā)生的繞射和反射現(xiàn)象竺艷蓉（1995）孤立波理論估算人工島上波浪爬高數(shù)值計(jì)算結(jié)果與整體模型試驗(yàn)的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較，二者吻合較好李德筠（1995）射線理論圓柱形人工島對(duì)波浪繞射、折射波高的分布發(fā)現(xiàn)波速最大區(qū)波浪沖刷也最嚴(yán)重李雪（2014）能量平衡方程島式防波堤繞射系數(shù)分布與海港水文規(guī)范值對(duì)比對(duì)比結(jié)果十分接近，可以較好地描述港池的泊穩(wěn)狀況陳欣（2012）Boussinesq方程人工島周圍波高分布的數(shù)值研究不同工況下人工島周圍波高分布特點(diǎn)u 采用單一推算繞射波高的方法，對(duì)不同推算的方法的結(jié)果對(duì)比采用單一推算繞射波高的方法，對(duì)不同推算的方法的結(jié)果對(duì)比分析研究較少；分析研究較少；二、研究現(xiàn)

5、狀二、研究現(xiàn)狀已有研究中存在的問題：已有研究中存在的問題：u 單一形狀在一種波況作用下人工島繞射波高分布規(guī)律的研究，單一形狀在一種波況作用下人工島繞射波高分布規(guī)律的研究，對(duì)在不同波況條件下不同形狀、不同尺度人工島的繞射波高分布對(duì)在不同波況條件下不同形狀、不同尺度人工島的繞射波高分布規(guī)律研究較少。規(guī)律研究較少。三、研究?jī)?nèi)容三、研究?jī)?nèi)容 數(shù)值模擬在不同波況條件下不同形狀數(shù)值模擬在不同波況條件下不同形狀人工島掩蔽區(qū)的繞射系數(shù)、繞射波高分布人工島掩蔽區(qū)的繞射系數(shù)、繞射波高分布值；值； 類比圓柱、防波堤的求解波浪繞射系類比圓柱、防波堤的求解波浪繞射系數(shù)方法得到規(guī)則形狀人工島繞射系數(shù)的解數(shù)方法得到規(guī)則形狀

6、人工島繞射系數(shù)的解析解，并推算繞射波高；析解，并推算繞射波高； 對(duì)比數(shù)值模擬值和解析解，分析不同對(duì)比數(shù)值模擬值和解析解，分析不同方法推算繞射波高結(jié)果的異同和適應(yīng)范圍。方法推算繞射波高結(jié)果的異同和適應(yīng)范圍。三、研究?jī)?nèi)容三、研究?jī)?nèi)容1、應(yīng)用基于Boussinesq方程的MIKE21-BW模型分別模擬在規(guī)則規(guī)則波、不規(guī)則波波、不規(guī)則波條件下不同形狀（矩形、圓形、三角形等）（矩形、圓形、三角形等）人工島繞射系數(shù)分布規(guī)律，并推算其各自的繞射波高分布。數(shù)值簡(jiǎn)化模型圖1 計(jì)算區(qū)域示意圖圖2 數(shù)值模型地形圖三、研究?jī)?nèi)容三、研究?jī)?nèi)容2、建立簡(jiǎn)化的模型，類比圓柱和防波堤等構(gòu)筑物后的波浪繞射系數(shù)的理論求解方法，分別

7、推導(dǎo)在規(guī)則波和不規(guī)則波作用下的規(guī)則形狀人工島掩蔽區(qū)的繞射系數(shù)的理論解；不規(guī)則波繞射系數(shù)的理論解提出入射波波高：繞射波波高：21 3004.0( , )HS fd df 1 30()4.0( )ddHSf df繞射系數(shù)：繞射系數(shù)：1 31 3()()( ,)dHddiiijijiijKHHSffS ff 其中：( , )S f表示入射波方向譜，( )dS f表示繞射波頻譜dHK不規(guī)則波繞射系數(shù)三、研究?jī)?nèi)容三、研究?jī)?nèi)容規(guī)則波繞射系數(shù)的理論解提出圓柱的波浪繞射系數(shù)求解方法：圓柱的波浪繞射系數(shù)求解方法：控制方程：Laplace方程邊值問題：自由表面條件，底部條件，物面條件，適當(dāng)?shù)纳⑸錀l件（物理上要求有

8、能量從物體表面散射到無窮遠(yuǎn)處：Sommerfeld理論）lim(ik )0mRRR根據(jù)上述邊值條件的提出，求得波動(dòng)勢(shì)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上求得波面方程，最后求得繞射系數(shù)：0(ka)(ka)(ka) cos(ka)mdmdmmmmmHJKiJHmHH圓柱示意圖三、研究?jī)?nèi)容三、研究?jī)?nèi)容單突堤的繞射系數(shù)求解方法：?jiǎn)瓮坏痰睦@射系數(shù)求解方法：控制方程：Laplace方程邊值問題：自由表面條件，底部條件，物面條件，單突堤的繞射條件：()000limcosh (z d)elim2 cosh (z d)ecoslim0it kyxi txyxyckckky規(guī)則波繞射系數(shù)的理論解提出繞射水域示意圖四、技術(shù)路線四、技術(shù)

9、路線修正理論解和數(shù)值結(jié)果確定各自適應(yīng)范圍和局限性論文撰寫建立簡(jiǎn)化模型類比防波堤、圓柱繞射系數(shù)求解法推導(dǎo)人工島繞射系數(shù)理論解推算繞射波高Hd=KdHi試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)物理水池造波設(shè)備設(shè)置試驗(yàn)裝備測(cè)量及數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)整理分析查閱文獻(xiàn)總結(jié)研究方法及存在問題數(shù)值模擬理論求解物理試驗(yàn)建立數(shù)值模型模型驗(yàn)證設(shè)置不同波況條件不同形狀的人工島數(shù)值模擬繞射系數(shù)Kd結(jié)果分析推算繞射波高Hd=KdHi試驗(yàn)結(jié)果對(duì) 比分析五、預(yù)期研究成果五、預(yù)期研究成果 分別繪制在規(guī)則波、不規(guī)則波作用下的不同分別繪制在規(guī)則波、不規(guī)則波作用下的不同形狀人工島掩蔽區(qū)的繞射系數(shù)等值線分布圖；形狀人工島掩蔽區(qū)的繞射系數(shù)等值線分布圖； 推求得簡(jiǎn)單規(guī)則形

10、狀人工島的波浪繞射系數(shù)推求得簡(jiǎn)單規(guī)則形狀人工島的波浪繞射系數(shù)的解析解；的解析解； 分析所得解析解、數(shù)值模擬的繞射系數(shù)分布分析所得解析解、數(shù)值模擬的繞射系數(shù)分布值異同，得出在不同條件下人工島繞射波高的值異同，得出在不同條件下人工島繞射波高的分布規(guī)律。分布規(guī)律。六、論文安排六、論文安排序號(hào)序號(hào)階段及內(nèi)容階段及內(nèi)容起訖時(shí)間起訖時(shí)間階段成果形式階段成果形式1閱讀文獻(xiàn)，搜集資料2015.4-2015.5論文第一章的緒論部分2MIKE 21建立的數(shù)值模型2015.5-2015.6第二章繞射波高的分布規(guī)律研究3物理模型試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與建立2015.6-2015.7第四章驗(yàn)證模型的有效性4給出繞射系數(shù)求解方法2015.9-2015.12第五章得到繞射系數(shù)的理論解5對(duì)比結(jié)果2016.1-2016.2研究各自的適應(yīng)范圍及局限性6繪制繞射系數(shù)分布圖2016.2-20