标模试验1:波浪砰击带防波堤的垂直墙体

本标模问题为ISOPE-2022会议上的标模算例,设立该标模的目的是考察CFD方法在波浪结构物相互作用方面的预报能力,相关的试验条件及工况如下。

试验介绍

A: 缩尺比为1:8的模型试验

试验水槽长72.5米,宽2.0 米,深2.5米,水槽一端是活塞式造波机,另一端是消波区。水槽水深为0.51m,使用二阶Stokes理论造波。试验模型为一个带防波堤的垂直墙体,固定在1:10坡度的末端,距离造波板的距离为42.5m。造波板生成的二阶Stokes波周期为2.1s,波高为0.0875m。波高测点和压力传感器固定在水槽中心(Y方向原点,见图2)。

表1 1:8模型比例下浪高仪位置

波高测点距离造波板的距离X (m)距离造波板中心的距离 (m)
WP141.670
WP237.880
WP337.420
WP436.840
WP531.000
WP618.000

表2 1:8模型的压力测点位置

压力传感器水平位置X (m)距离造波板距离 Y(m)垂直位置Z (m)
PP142.50.250.4375
PP242.50.250.4800
PP342.50.250.5225
PP442.50.250.5650
PP542.4950.250.6125
PP642.4780.250.6387
PP742.4230.250.6600
图1 1:8模型比例下的实验设置示意图和弯曲防波堤细节
图2:波浪水槽平面图,1:8模型比例下的浪高仪位置(1 ~ 6对应WP1 ~ 6)(WP1:41.7 m;WP2:37.9 m;WP3:37.5 m;WP4:36.8 m;WP5:31 m;WP6:18m)
图3 1:8模型比例下压力测点位置示意图

B: 实尺度模型试验

试验水槽长307米,宽5.0米,深7.0米,水槽一端是活塞式造波机,另一端是消波区,水深4.1m。对于实尺度试验,带有弯曲防波堤的垂直墙体固定于距离造波板243m的位置处,在1:10的斜坡的末端。水槽中心线距侧壁2.5m。水槽内产生的波浪波高为0.7m,周期为6s。波高测点和压力测点的位置如表3、表4和图4、图5所示。

表3 实尺度试验中波高测点位置

波高测点距离造波板的距离X (m)距离造波板中心距离Y(m)
WP150.000.25
WP251.900.25
WP355.200.25
WP460.000.25
WP5160.000.25
WP6161.900.25
WP7165.020.25
WP8170.000.25
WP9200.000.25
WP10210.000.25
WP11220.000.25
WP12235.000.25
WPbridge3.650
WPwavemaker00

表4 实尺度下压力传感器位置

压力传感器水平位置X (m)距造波机中心距离Y(m)垂直位置Z (m)
PP1243.003.59
PP2243.003.92
PP3243.004.16
PP4243.004.31
PP5243.004.46
PP6243.004.61
PP7243.004.76
PP8243.004.91
PP9243.005.16
PP10243.005.26
PP11242.905.35
PP12242.805.43
PP13242.705.55
PP14242.605.64
PP15242.505.76
PP16242.405.84
图4 实尺度下测试设置示意图及细节
图5 实尺度下压力探头位置示意图

计算要求

需要提交的计算结果如下:

  1. 模型尺度工况的压力和波高数据;
  2. 实尺度工况下的压力和波高数据。