新型半潜式Jarlan型开孔防波堤结构及其水动力特性研究

本课题结合Jarlan型开孔防波堤的优势，提出一种低透射、低反射、受力小的半潜透空式防波堤新结构，以弥补传统挡板式透空防波堤上部结构受力大、对较长周期波掩护效果差的不足。建立理论模型分析防波堤新结构透射系数、反射系数、波浪力等水动力特性参数的变化规律，在此基础上开展物理模型试验和数值模拟研究，获得防波堤周围的波面变化特性、流场变化特性以及结构的受力特性。根据模型试验和数值计算成果，揭示防波堤新结构的消浪机理，优化结构的水动力特性，提出消浪效果好、受力小的防波堤结构型式，给出防波堤新结构的设计理论。本研究对促进海岸工程新结构的发展、实现海岸工程建设与海岸环境保护相协调等有重要的理论意义和实用价值。

本课题建立了波浪与半潜式Jarlan型开孔防波堤新结构相互作用的数学分析模型，并开展了模型试验和数值模拟研究。将理论、试验和数值分析结果相结合，深入分析了开孔防波堤新结构透射系数、反射系数、波浪力等水动力特性参数的变化规律，揭示了防波堤新结构的消浪机理，优化了结构的水动力特性，给出了新结构的设计理论。完成了本课题的预期研究目标，研究成果有助于促进我国海岸工程新结构领域的研究进展，并为工程设计提供指导。.本课题的主要研究进展包括：梳理了Jarlan型开孔防波堤的已有研究工作，对比分析了开孔结构的分析理论和设计方法；提出了水平多孔板结构的系列新解析模型，避免考虑波浪通过水平多孔板的复色散方程，计算过程简单、高效；率先将多极子方法应用到多孔海岸结构物，将多极子理论和匹配特征函数展开技术相结合，建立了波浪作用下半圆型开孔板的水动力分析模式；分别利用匹配特征函数展开法和分区边界元法建立了半潜式Jarlan型开孔防波堤的解析模型和数值分析模型，解析解和分区边界元解的计算结果一致，解析方法和数值方法的计算结果与试验结果符合良好；开展了系列物理模型试验，深入分析了半潜式Jarlan型开孔防波堤的消浪特性；针对部分反射边界问题进行了扩展研究，分析了近岸反射对开孔板结构水动力特性的影响。.本课题研究共发表学术论文19篇（2篇录用待刊），其中：国际SCI期刊论文9篇，EI收录论文5篇，申请发明专利1项（审查中），获批实用新型专利2项。有7篇SCI论文共被他引28次，其中SCI他引15次，有两篇论文的单篇他引分别为9次和6次。参加国内外学术会议5次，培养研究生3名（毕业1名）。