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浮式防波堤的研究进展 摘要：针对浮式防波堤的研究，分别总结了在物理模型与数学模型的研究进展，分析了目前研究的不足之处，尤其是在数值模拟上，建议后续研究应该更加注重对锚链以及水流粘性的处理 关键词：浮式防波堤；波浪；锚链；粘性 随着我国各地区的旅游业的快速发展，大量的海水浴场、游艇码头正在新建，选用合适的防波堤对工程区的船舶航行、水质、消浪至关重要，所以近年来不管是沿海还是内陆湖区旅游开发，对于浮式防波堤应用越来越普遍，如滇池古渡码头、巢湖中庙工程旅游码头、连云港浮式防波堤等工程同时随着我国今后大型船舶专业码头、海上增养殖设施等兴建并逐渐向深水扩展，这些为浮式防波堤的应用展示了良好的前景 相比工程实践，浮式防波堤的理论研究还并不充分，因此本文根据国内外对浮式防波堤在物理模型与数学模型上的研究情况进行综述，并提出一些建议，为相关研究人员提供一定参考 1 物理模型研究进展 国内外对浮式防波堤研究大多基于物理模型试验毛伟清[1]最先研究了在规则波作用下锚泊浮堤的运动响应，包括消波性能、横漂力引起的横漂量以及链的受力情况，并预报浮堤在不规则波中的消波性能。

许多学者就利用了物理模型比较了各种浮式防波堤的消浪性能及运动响应，陆续又提出了各种各样的浮式防波堤，比如双箱式、板网式、浮箱-水平板式等等，其中郑艳娜等[2]认为板网式防波堤的消浪性能优于单箱、双箱，而董华洋[3]也通过实验证明浮箱-水平板式浮式防波堤水动力特性更好在研究不同类型的浮式防波堤时，实验结果也表明锚链拖地长度以及初始锚链力对于防波堤的消浪性能有一定的影响针对锚链问题，郑瑞杰等[4]设计了一种新型锚链结构-附加悬块锚链结构，以无拖地锚链系统为例对新结构进行了回复力计算，与无悬块锚链结构相比较，新结构在阻止浮体运动方面有很大优越性，但随着位移增加，锚块回复力也很大针对在长周期波浪作用下浮式防波堤的消浪性和安全性较弱的问题，王环宇[5]就提出了一种由菱形模块拼接的的浮式防波堤，并证明它是具有优良几何构造特征的浮式防波堤通过对入射波高、锚链相对拖地长度、锚链刚度、导链孔处锚链与水平线夹角以及模型相对吃水等因素的探讨，一些学者一直尝试推导出浮式防波堤的透浪系数公式，但其公式的可靠性并未得到证明，有待于与进一步研究 2 数学模型研究进展 严建国[6]利用特征函数法对矩形浮箱式防波堤的消浪性能进行分析，建立了浮堤与波浪相互作用的数学模型，求解各部分流域速度势，根据速度势及浮堤的横摇、纵荡、垂荡运动对波浪的绕、辐射影响，结果表明这种方法对浮堤消浪特性有较好的预测。

一些学者[2，7]也应用边界元方法研究了时域内的波浪与浮式防波堤相互作用的问题，并根据数学模型比较了单方箱-水平板式浮堤、双浮筒浮堤、双浮筒-水平板式浮堤的水动力特性近年来由于数值软件的快速发展，利用数值软件研究防波堤水动力特性越来越普遍张伟[8]等利用AQWA数值软件，对规则波和不规则波作用下浮式方箱防波堤的透射效果进行了研究，表明在规则波作用下，透射系数基本相同，消浪效果较好，能够满足使用要求；而不规则波作用下，浮式方箱防波堤的消浪效果随水深增加而逐渐减小，但总体变化不大，消波效果较好另外王政平[9]等进行了基于有限元的浮标与波浪相互作用的流固耦合问题研究，仿真了浮标与单列Airy波相互作用，定量给出了浮标的运动规律、自摆周期、锚链拉力、浮筒摆角等重要信息，这种流固耦合的方法在研究浮式防波堤上也值得借鉴 以上研究都是基于势流理论，而忽略了流体粘性，这就使得波浪在浮堤附近的破碎、变形以及产生的漩涡难以模拟，但是在研究浮式防波堤的透浪性能时，忽略粘性将导致结果偏差变大，同时近年来由于计算流体力学的方法发展，基于CFD技术的波浪模拟已经成熟，这就为浮式防波堤的数值模拟提供了新的思路。

3 结论与展望 由于浮式防波堤涉及到流固耦合等复杂问题，对于锚链系泊力、浮箱吃水深度、浮箱宽度等复杂因素研究困难，至今对其研究主要集中在物理模型，少数数值研究也只是基于边界元方法的势流理论，入射波为规则波的情况，未考虑水流的粘性和入射波为不规则波的情况，针对流场结构和消波机理仍然未突破性研究，因此针对浮式防波堤，基于粘性流体理论下的水动力特性数值研究就具有很好的学术价值和较强的工程应用价值，并且对于浮式防波堤的优化设计和安全运行也具有很重要的价值 参考文献： [1]毛伟清.浮式防波堤的研究[J].中国造船，1994，（4）：49-56. [2]郑艳娜，董国海，李玉成，等.深水浮式防波堤结构形式的试验研究[J].中国海洋平台：2005，20（6）：1-10 [3]董华洋.浮箱-水平板式浮防波堤水动力特性研究[D].大连：大连理工大学.2009. [4]郑瑞杰，刘庆茶.附加悬块锚链结构的受力分析[J].水运工程，2005，382（11）. [5]王环宇.多孔浮式防波堤的实验研究与数值模拟[D].大连：大连理工大学.2010. [6]严建国，戴小平，孙芦忠.矩形浮箱式防浪堤消波特性分析[J].解放军理工大学学报（自然科学版），2005，6（1）：67-70. [7]肖霄.双浮筒-水平板式浮防波堤的数值模拟[D].大连：大连理工大学.2010. [8]张伟，程勇，马哲，等.浮式方箱防波堤的AQWA数值模拟研究[J].港工技术：2011，48（3）：4-6. [9]王政平，袁殷，司徒果雄，等.基于三维有限元流固耦合算法研究浮标在波浪作用下的动力响应[J].人民珠江：2013，（5）：5-9.第 5 页 共 5 页。