臺灣博碩士論文加值系統

本文旨在探討以離岸防波堤保護後方箱網水域之可行方案及其經濟效應與遮蔽效果。首先以二維邊界元素法以及三維邊界元素法模擬波浪通過一直立圓柱體，模擬的結果與前人之研究比對確認此數值方法的可行性；再以二維邊界元素法模擬波浪通過所設計的離岸防波堤並決定離岸防波堤的最佳平面形狀，如堤寬、堤長及堤心彎曲折角等，最後利用三維邊界元素法模擬設計離岸防波堤在縱深z方向位置改變下的遮蔽效果，以求取離岸防波堤最佳空間佈置。研究結果顯示在3個案例中二維數值模擬出來的結果，波浪在週期7秒入射角度 的波浪條件下，以第三種ㄇ形堤開口 之離岸防波堤後方既定水域(矩形方塊內)之遮蔽效果最好，其中平均繞射係數降至0.315，最大則為0.511，最小振幅則為0.106，區塊內所有繞射係數大部份在0.5以下且平均繞射係數較第一種一字形直立堤為低，所以採用此一型式之離岸浮式堤，並繼續以三維邊界元素法探討離岸防波堤堤身變化之遮蔽效應。
在比較浮堤、潛堤、直立堤等三種離岸防波堤，以三維數值模擬之結果證明浮堤為最經濟的斷面，並能提供所需要的遮蔽效果;在浮堤模式中，提供後方箱網既定水域，0.387的平均繞射係數，最大繞射係數為0.522，最小繞射係數為0.244，浮堤的材料體積為9000立方公尺，遠小於27000立方公尺的直立堤。最後建議採用ㄇ字形開口 之離岸浮式堤作為遮蔽波浪保護箱網養殖之離岸防波堤。

This study is to simulate a detached breakwater that offers not only a good shelter region for aquaculture cages in its lee but also cost effective. At the first step, a relatively simple 2-D boundary element method had been adopted to simulate the waves passing around various upright detached breakwaters. Based on the results of shelter effect, an opening with angle shape upright breakwater was determined and chosen for further study. Then a 3-D boundary element method is applied to simulate the shelter effect for various heights of breakwater in z-direction in order to achieve the optimal effect.
According to the floating breakwater model, it shows that the average diffraction coefficient in the cage region is 0.387 with smaller material volume 9000 m3, which is far bellow 27000 m3 for the upright breakwater. Therefore, it suggests that floating breakwaters with angle should be used in cage aquaculture if the shelter region is required.

目錄
目錄………………………………………………….………………………….I
圖目錄………………………………………………….……………………..III
表目錄…………………………………………………………….………….VII
符號說明……………………………………………………………………VIII
中文摘要……………………………………………….……….………….…XI
Abstract……….…………………………………………………...….….…..XII
第一章 緒論………………………………...…………….…………...1-1
1-1前言………………………………………………………….….………..1-1
1-2文獻回顧………………………………………………….….…………..1-1
1-3研究目的………………………………………………….…….………..1-2
1-4本文組織………………………………………………………..………..1-3
第二章 二維邊界元素法模擬原理……………….…………………..2-1
2-1控制方程式(Governing equation)…………..………….………………...2-1
2-2邊界條件………………………………………….……………………...2-2
2-3 hij與gij的獲得…………………..……………………….……………….2-4
2-3-1當i=j時之數值積分..……………………………………………….…2-4
2-3-2當i j時之數值積分………………………………………………….2-5
2-4入射波速度(Incident Wave Velocity)……………………………..……..2-6
2-5繞射係數…………………………………………………………..……..2-7
第三章 三維邊界元素法模擬原理………………….………………..3-1
3-1控制方程式(Governing equation)…..……………………..……………..3-1
3-2邊界條件………………………………………………………..………..3-1
第四章 數值模擬…………………………...…………………..……..4-1
4-1數值模式之驗證………………………………………………..………..4-1
4-2離岸防波堤二維平面數值模擬………………………………………....4-2
4-3離岸防波堤三維空間數值模擬………………………………………....4-3
第五章 數值模擬結果與討論………………………………………...5-1
5-1數值模擬驗證結果………………………………………..……………..5-1
5-2二維數值模擬結果………………………………………..……………..5-2
5-3三維數值模擬結果………………………………………………..……..5-4
第六章 結論與建議………………………….………...……...………6-1
6-1結論…………………….…………………………………………….…..6-1
6-2建議…………………………………….……………….………………..6-2
參考文獻………………………...………………………….…………R-1
附錄A……………………………………...…………………………..A-1
A-1轉換座標系統…………………………………………………………..A-1
A-2係數矩陣計算式………………………………………………………..A-5

1. 謝偉朧、李兆芳 (1997) “波浪通過潛式結構物的繞射分析-數值和試驗”， 中華民國第十九屆海洋工程研討會論文集，196-203頁。
2.陳伯義、李兆芳(1998) “波浪通過透水結構物之三維計算”， 國立成功大學水利及海洋工程學系，碩士學位論文。
3.龔林喜、翁文凱(1998) “半遮蔽群浮體之運動行為分析“，國立臺灣海洋大學河海工程學系碩士學位論文。
4.岳景雲、曹登皓、江天授、廖士抑(2000)“離岸堤對港內水面波高分佈影響之研究”，中華民國第二十二屆海洋工程研討會論文集，295 -302頁。
5.岳景雲、曹登皓(2001) “離岸防波堤設計準則研析(II) ”，行政院農業委員會專題研究計畫成果報告。
6.Brebbia, C. A. and J. Dominguez (1989) Boundary Elements An Introductory Couse, McGraw-Hill Book Company, pp.267-270.
7.Hwang, L. S. and E. O. Tuck(1970) “On the Oscillations of Harbors of Arbitrary Shape,” J. Fluid Mech., Vol. 42, pp.447-464.
8.MacCamy, R. C. and R. A. Fuchs (1954) “Wave Forces on Piles: a Diffraction Theory,” Tech. Memo 69, Beach Erosion Board.
9.Penny, W. G. and A. T. Price (1952) “The Diffraction Theory of Sea Waves and the Shelter Afford by Breakwater,” Phil. Tran. Ray. Soc., London, Ser. A, Vol.244, pp.236-253.
10.Tsay, T.-K., W. Zhu and P. L.-F Liu (1989) “A Finite Element Model for Wave Refraction and Diffraction, Reflection and Dissipation,” Applied Ocean Research, Vol. 11, No.1, pp.30-37.