[發明專利]坡面破波沖擊壓力計算方法

有效

• 申請號: 201810273874.2
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108460234B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 楊星;錢鈞;高士佩;胡曉東;翁松干;吳蘇舒;吳沛沛;郭劉超;李志清;徐季雄;肖鵬;尹子龍
• 申請（專利權）人: 江蘇省水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/14
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 呂學文;武媛

1.一種坡面破波沖擊壓力計算方法,其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，預設假定條件如下，假設一，波浪破碎后的水流以射流形態沖擊到海堤坡面后再反射出去；假設二，不考慮此過程中空氣摻混對射流流速和流態的影響；假設三，波浪破碎后的水流的控制體的射入斷面(1-1)、反射斷面(2-2)和破波斷面(3-3)三者面積相等，且滿足動量守恒定律；則有公式(6)：

F_y＝ρQ(β₂|u₂|sinα₁+β₁|u₁|sinα₂) (6)；

式中：ρ表示海水密度；F_y－垂直斜坡的破波水流沖擊力；Q，u₁，u₂－依次對應為射入控制體的流量，射入斷面(1-1)的斷面流速，反射斷面(2-2)的斷面流速；

步驟二，根據步驟一中的假設條件，設定u₁＝u₂＝u；β₁，β₂－依次對應為射入斷面(1-1)的動量校正系數和反射斷面(2-2)的動量校正系數，取值均為1；α₁，α₂－依次對應為破波射流的入射角和反射角；設定射入斷面(1-1)斷面面積或反射斷面(2-2)面積為A，則依據公式(6)得到公式(7)：

式中：p_y－破波水流沖擊壓力；u為斷面流速；

步驟三，依據Rattanapitikon和Shibayama的試驗數據，統籌計算得到：

其中，H_b表示破波波高；K_KG表示公式系數；H表示波高；L表示波長；α表示海堤斜坡坡角；

步驟四，根據公式(7)與公式(11)得到半經驗卷破波破波沖擊壓力計算公式：

式中：P_max表示坡面上的最大破波壓力，γ表示水的容重，K_KG按公式(11)計算；ξ按0.5ξ3.3取。

2.根據權利要求1所述的坡面破波沖擊壓力計算方法，其特征在于，針對步驟二中的公式(7)的斷面流速u，還包括以下步驟，

步驟21，求得公式(7)中的斷面流速u，依據通過能量守恒方程公式(8)獲取斷面流速u：

式中：Δmu²/2－射入斷面的單位質量水體Δm的動能；E_k，E_p－分別對應為破波點水面單位質量水體的動能和勢能；η_b－破波點水面到平均水位的距離；u_b－破波點水面單位質量水體速度。

3.根據權利要求2所述的坡面破波沖擊壓力計算方法，其特征在于，在步驟21中，針對公式(8)簡化計算，假設u_b等于波浪傳播速度，波浪傳播速度正比于水體的深度h，即則由公式(8)得到公式(9)：

式中：d_b－破波點處的水深；η_b≈0.8H_b；d_b與H_b破碎波高的關系采用線性表達式，即H_b＝kd_b。

4.根據權利要求3所述的坡面破波沖擊壓力計算方法，其特征在于，計算公式(9)與公式(12)中的破碎波高和破碎點水深的比值k，比值k取于Sunamura的γ計算公式(10)：

式中：L－波長，表達為波周期T的函數，即L＝gT²/2π；ξ－破波相似參數，對于卷破波而言，ξ取值在0.5～3.3之間。