Jarlan型开孔墙式防波堤的水动力特性研究(大连理工大学博士文库) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘勇 著

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• 防波堤
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• 开孔结构
• Jarlan型
• 海洋工程
• 海岸工程
• 数值模拟
• 波浪力
• 结构力学
• 博士论文

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出版社： 大连理工大学出版社

ISBN：9787568502535

商品编码：28532280248

包装：平装

出版时间：2016-03-01

基本信息

书名：Jarlan型开孔墙式防波堤的水动力特性研究(大连理工大学博士文库)

定价：45.00元

作者：刘勇

出版社：大连理工大学出版社

出版日期：2016-03-01

ISBN：9787568502535

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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刘勇*的《Jarlan型开孔墙式防波堤的水动力特性研究》对波浪作用下Jarlan型开孔墙式防波堤的水动力特性进行了比较深入、系统地分析研究。依次分析了正向规则波、不规则波、斜向波与开孔防波堤的相互作用，并在*后提出和研究了两种改良形式的开孔防波堤结构。在研究方法上，以理论分析、计算为主，以相应的物理模型试验作为验证，对开孔沉箱垂直力问题则采用有限元方法进行数值计算。在具体问题的分析中，强调实际工程应用，同时兼顾到理论层面上的探讨。

目录

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1 绪论
2 基本理论
2.1 理想流体运动控制方程
2.2 水波运动问题的边界条件
2.3 线性波问题
2.4 水波与多孔介质相互作用的基本模型
2.5 水波透过开孔薄板的匹配边界条件
3 开孔薄板孔隙影响系数的确定
3.1 研究方法介绍
3.2 阻力系数和惯性力系数的确定
3.2.1 阻力系数的确定
3.2.2 惯性力系数的确定
3.3 孔隙影响系数的确定
4 规则波与带填料局部开孔沉箱的相互作用
4.1 数学模型的建立与求解
4.1.1 波浪场的理论分析
4.1.2 基床内渗流场的数值计算
4.1.3 反射系数和波浪力计算
4.2 物理模型试验介绍
4.3 数学模型的验证
4.3.1 理论验证
4.3.2 试验验证
4.4 结果分析和讨论
4.4.1 反射系数影响因素的讨论
4.4.2 总波浪力和相位差影响因素的讨论
5 不规则波与带填料局部开孔沉箱的相互作用
5.1 数学模型的建立与求解
5.1.1 传递函数法
5.1.2 模拟总波浪力的时间历程线
5.2 数学模型的试验验证
5.2.1 不规则波试验介绍
5.2.2 反射系数验证
5.2.3 总波浪力和相位差验证
5.3 不规则波与规则波结果的比较
5.4 明基床上开孔沉箱反射系数求解的近似方法
6 斜向波与带横隔板局部开孔沉箱的相互作用
6.1 数学模型的建立与求解
6.1.1 控制方程和边界条件
6.1.2 解析分析
6.1.3 反射系数和波浪力计算
6.2 数学模型的验证
6.3 反射系数影响因素的讨论
6.4 波浪力影响因素的讨论
7 两种改良型的开孔墙式防波堤结构
7.1 结构提出的背景与目的
7.2 波浪与内部带水平多孔板全开孔墙式防波堤的相互作用(结构I)
7.2.1 数学模型的建立与求解
7.2.2 数学模型的验证
7.2.3 结果分析和讨论
7.3 波浪与内部带部分填料全开孔墙式防波堤的相互作用(结构Ⅱ)
7.3.1 数学模型的建立与求解
7.3.2 数学模型的验证
7.3.3 结果分析和讨论
7.4 不同开孔墙式防波堤结构的比较
附录多孔介质上水波运动复色散方程的求解方法
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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水动力学基础与工程应用：海洋工程结构物设计理论 图书简介 本书系统阐述了海洋工程领域中，特别是与海岸防护结构物设计密切相关的流体力学与水动力学基础理论，并深入探讨了这些理论在实际工程应用，特别是新型防波结构设计中的具体实施方法。全书内容聚焦于如何精确模拟和预测复杂海洋环境（如波浪、水流、泥沙运动）对各类水工建筑物的作用效应，旨在为海洋工程结构物的优化设计、安全评估及长期服役性能预测提供坚实的理论支撑和实用的技术工具。 本书结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度与工程实用性之间取得完美的平衡。全书内容分为四个核心部分：基础理论、波浪作用机制、结构物响应分析以及数值模拟技术。 --- 第一部分：海洋水动力学基础理论 本部分是全书的基石，旨在为后续的复杂问题分析奠定扎实的数学和物理基础。重点关注不可压缩粘性流体的基本方程及其在海洋环境下的简化与应用。 1. 连续介质力学基础： 回顾了雷诺输运定理、控制体分析方法，并详细阐述了纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程在描述水体运动中的核心地位。讨论了理想流体假设（欧拉方程）在特定工程简化中的适用性。 2. 波动理论基础： 深入探讨了水波的线性理论（浅水波、深水波、中等水深波的运动学和动力学特征）。详细推导了 Airy 线性波理论，并引入了非线性波理论（如 Stokes 二阶波、Cnoidal 波）来描述真实海况下的波浪场，特别关注波浪的群速、相速以及能量传播特性。 3. 边界条件处理： 详细讨论了自由水面（动、静边界条件）、运动结构物界面（运动边界条件）以及海底或岸坡处的无滑移条件（柔性边界条件）的数学表述与数值处理方法。这部分强调了如何将物理实际转化为可解的数学模型。 --- 第二部分：海洋波浪与水流作用机制 本部分将理论知识应用于描述真实的海洋环境载荷，重点分析波浪与水流如何共同作用于结构物。 1. 浅水效应与波浪破碎： 分析了波浪在接近海岸或浅水结构物时发生的波高增大、波速减慢以及最终破碎（涌浪、爬升波）的物理过程。探讨了各种波浪破碎判据，如陡度判据和深度判据的应用。 2. 结构物周围的绕射与散射： 针对垂直或倾斜壁面结构物，详细分析了入射波如何绕过或被反射，形成了复杂的波场分布。引入了麦克唐纳（Macdonald）函数和格林函数来求解特定几何形状下的波场。 3. 联合水流对波浪的影响（波流相互作用）： 深入研究了恒定或变化的洋流（如潮汐流）对入射波传播路径、波速和波高的影响。讨论了流场对波浪能量和动量通量的重新分配机制，这对于设计位于强流区域的桩基或平台至关重要。 4. 泥沙运动与冲刷分析： 探讨了波浪和水流共同驱动下的泥沙起动、输运和沉积过程。重点介绍了泥沙运动的经验公式（如 Meyer-Peter, Bijker 公式）以及基于流体力学的冲刷深度预测模型，为结构物基础设计提供依据。 --- 第三部分：水工结构物的动力响应分析 本部分将前述的水动力载荷与结构动力学理论相结合，分析结构物在波浪作用下的受力与响应。 1. 瞬态载荷计算理论： 详细介绍了计算结构物所受瞬时水动力载荷的方法，包括流体动量变化项、压力梯度项以及拖曳力和升力项的计算。讨论了 Morison 公式在细长结构物（如桩基、系泊柱）上的适用性及其局限性。 2. 附加质量与阻尼效应： 针对浸没或部分浸没的结构物，重点分析了流体与结构物耦合运动产生的附加质量（Added Mass）和阻尼（Radiation Damping）效应。提供了不同截面形状下附加质量系数的经验数据和计算方法。 3. 结构物振动与稳定性： 阐述了结构物在周期性水动力激励下的线性、非线性振动响应。讨论了在极端波浪作用下，结构物可能发生的失稳现象，如倾覆、滑动和整体破坏的判据分析。 4. 波浪力下的疲劳损伤评估： 结合长期海况统计数据（如 Weibull 分布），介绍了随机波浪载荷下的疲劳寿命评估方法，包括 S-N 曲线的使用和 Miner 准则的应用。 --- 第四部分：数值模拟技术与工程实践 本部分侧重于将理论方法转化为可操作的计算工具，并结合现代工程实践案例进行讨论。 1. 势流理论的数值实现： 详细介绍了边界元法（BEM）在求解绕射和辐射问题中的原理和优势，特别是在处理无限域问题时的效率。 2. 计算流体力学（CFD）方法： 深入讲解了有限体积法（FVM）在求解 N-S 方程中的应用，重点讨论了处理自由液面的技术，如 VOF（Volume of Fluid）法和 Level Set 法。分析了 CFD 在精确捕捉流体粘性效应和流致振动（Vortex Induced Vibration, VIV）方面的能力。 3. 结构-流体相互作用（FSI）建模： 探讨了流体载荷与结构变形之间的双向耦合分析方法。讨论了流体单元与结构单元的网格匹配技术，以及如何实现流体力和结构反作用力的实时迭代。 4. 工程案例分析与规范解读： 通过具体的水工结构物设计案例（如码头、防波堤、海上平台），演示如何综合运用上述理论和数值工具来验证设计方案的安全性与经济性。最后，结合国际通用的水工结构设计规范（如欧标/美标），讨论了在实际工程设计中应遵循的关键参数和安全裕度要求。 总结： 本书内容全面覆盖了从基础流体力学到高级数值模拟方法在海洋工程结构设计中的应用链条，旨在培养读者对海洋水动力现象的深刻理解和解决复杂工程问题的能力。它既可作为海洋工程、土木工程专业高年级本科生及研究生的专业教材，也是海洋工程设计、研究和管理人员的重要参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，老实说，非常“学术化”，充满了高度专业化的术语和严谨的句式，这对于初学者来说可能构成一定的阅读障碍。但反过来看，正是这种不妥协的专业性，保证了其学术的纯粹性。我体会到作者在撰写过程中，极力避免使用模糊的描述性语言，而是倾向于用精确的量词和严密的逻辑链条来构建每一个论点。例如，在讨论波能衰减系数时，作者似乎对不同水深和入射角条件下的变化趋势进行了细致的分类讨论，而不是简单地给出一个平均值。这种对边界条件的极端重视，体现了作者对工程应用场景的深刻理解——因为在现实世界中，环境条件永远不会是恒定的。因此，这本书更适合有一定基础、追求深入理解和精确建模的读者群体，它要求读者必须全身心投入到与作者共同完成这次思维探险中去。

评分☆☆☆☆☆

我尝试着去理解这本书所探讨的核心问题——复杂结构对水动力影响的精确量化，这本身就是一个极具挑战性的工程领域。我关注到作者似乎用了非常宏大的视角来构建整个研究框架，它不仅仅是罗列实验数据，更像是构建了一个理论模型与实际观测相印证的完整闭环。从引言部分就能感受到作者对现有研究成果的深入剖析，对于现有模型的局限性指出了尖锐的批评，这种批判性思维是高水平学术著作的标志。我个人对那些关于湍流结构演变和能量耗散机制的探讨尤其感兴趣，虽然部分数学推导过程略显晦涩，但那种层层递进、逻辑严密的论证过程，让人不得不佩服其深厚的数理功底。这本书似乎更偏向于提供一套解决特定工程难题的“工具箱”，而非仅仅是描述一个现象，这使得它的应用价值非常高，让人期待能在实际工程项目中找到它的影子。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很有特色，封面采用了深蓝色调，配以简约的白色字体，给人一种沉稳而专业的印象。拿到手里，厚重感十足，纸张的质量也相当不错，印刷清晰，图表排版也很考究，看得出出版社在制作工艺上是下足了功夫的。特别是那些复杂的结构示意图和波浪模型图，线条流畅，细节处理得非常到位，即便是非专业人士也能感受到其中蕴含的严谨态度。这样的实体书，放在书架上本身就是一种品质的象征，很适合需要长期参考和精读的读者。我特别喜欢它采用的骑马钉装订方式，虽然是博士文库，但翻阅起来却非常顺滑，不必担心书页卷曲或脱落的问题，这一点细节上的关怀，对于科研工作者来说非常重要。总的来说，从物理层面上讲，这本书的呈现质量无疑是顶级的，完全匹配其内容的学术价值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注海岸工程领域动态的业内人士，我发现这本书对于“开孔墙”这一特定结构类型的关注点非常精准。在现有的防波堤研究中，很多文献往往集中于传统的规则结构，而对于这种具有特殊几何形态的结构，其水动力响应的复杂性往往被简化处理。这本书似乎填补了这一空白，它没有回避这些复杂性，反而将其作为研究的核心。我注意到作者可能采用了先进的数值模拟技术，例如高分辨率的CFD模拟，来捕捉那些在传统解析模型中容易被忽略的局部高剪切区和涡旋脱落现象。这种对细节的执着追求，使得其结论比许多基于简化假设的报告更具说服力。对于那些需要在复杂海洋环境中设计和优化类似结构的设计师来说，这本书无疑是一份极其宝贵的参考资料，它提供的洞察力是其他通用教材无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

最让我印象深刻的是，这本书似乎不满足于仅仅停留在理论推导或单一尺度的实验验证上，而是尝试建立一个跨越尺度和方法的综合性研究体系。我推测，这本书很可能包含了从基础的二维浅水波理论出发，逐步过渡到三维非线性波场模拟，再到现场原型观测数据的比对和修正的完整流程。这种多尺度的交叉验证，极大地增强了研究结论的可靠性和普适性。它不像许多博士论文那样，可能侧重于某一个单一的创新点，而是展现了一种系统工程的思维方式，即如何将理论、数值模拟和物理实验有机地融合起来，以解决一个复杂的工程问题。这种全景式的研究视角，不仅对本领域的研究有指导意义，对于其他交叉学科的研究者，例如海洋工程力学或水文地质学领域的人员，也能从中汲取到很多关于如何进行严谨、多维度研究方法的宝贵经验。