基于波浪-多孔介质海床-结构物耦合模型的单桩基础波浪力分析.pdfVIP

第36卷第11期Vol.36No.11工程力学

2019年11月Nov.2019ENGINEERINGMECHANICS72

文章编号：1000-4750(2019)11-0072-11

基于波浪-多孔介质海床-结构物耦合模型的

单桩基础波浪力分析

陈林雅，郑东生，王盼娣，祝兵

(西南交通大学土木工程学院，四川，成都610031)

摘要：为了研究波浪作用下多孔介质海床特性和结构物埋深及施工下放速度等因素对结构物所受波浪力的影

响，采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制流体流动，流体体积法(VOF)追踪自由液面，并采用κ-ε

闭合方程进行求解，建立波浪-多孔介质海床-结构物相互作用研究的三维耦合数值分析模型。首先，进行数值模

型的验证分析，包含多孔介质海床对波浪传播的衰减效应，波浪作用下结构物周围湍流流动以及海床多孔特性条

件下WAVEFORCES结构物所受波浪力。然后，进行结构物所受水平波浪力影响因素的参数分析，主要包含波

浪条件，多孔介质海床特性及结构物特性三个方面。结果表明：将多孔介质海床简化为刚性不可渗固体而忽视海

床多孔特性，会低估结构物所受的波浪力数值；大波高长周期波浪作用下，深水结构物所受波浪力较大；海床孔

隙率、颗粒直径、海床厚度显著影响结构物所受波浪力；同时，结构物直径、截面形式、埋置深度及其施工下放

速度v等结构物特性对波浪力的影响同样显著。因此，工程实践中，应同时考虑波浪条件、多孔海床特性和结构

物埋置深度及动态运动过程，合理计算结构物所受波浪力数值，以指导结构设计和施工。

关键词：波浪-多孔介质海床-结构物相互作用；波浪力；孔隙率；颗粒直径；埋置深度；施工下放

中图分类号：P751文献标志码：Adoi:10.6052/j.issn.1000-4750.2018.08.0455

ANALYSISOFWAVEFORCEACTINGONTHEMONOPILEBASEDON

WAVE-POROUSSEABED-STRUCTURECOUPLEDMODEL

CHENLin-ya,ZHENGDong-sheng,WANGPan-di,ZHUBing

(DepartmentofCivilEngineering,SouthwestJiaoTongUniversity,Chengdu,Sichuan610031,China)

Abstract:Tostudytheinfluenceoftheporousseabed,embeddeddepthandverticaldownwardvelocityofthe

structureonthewaveforcesunderwaveaction,themodifiedRANSequationwithaκ-εclosureandForchheimer

saturationdragmodelareusedtocontrolporousflow,andfluidvolumemethod(VOF)isusedtotrackfree

surface.Athree-dimensionalcoupledmodelofwave-porousseabed-structureisestablished.Firstly,reliabilityof

thecoupledmodelisvalidated,includingwave