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研究生:張楚玄
論文名稱:不規則波通過具遊水室之開孔板式防波堤反射率研究
論文名稱(外文):The reflection of irregular wave by a perforated breakwater with wave chamber
指導教授:岳景雲
指導教授(外文):Ching-Yun Yueh
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:河海工程學系
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:規則波不規則波反射率遊水室開孔板式防波堤階梯式塊石填充海底底床
外文關鍵詞:regular waveirregular wavereflection coefficientwave chamberperforated breakwaterstep seabed with rock-filled
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本文為規則波與不規則波通過具遊水室之開孔板式結構物以及階梯式塊石填充海底底床,分別探討在波浪參數改變下(塊石摩擦係數fr、塊石孔隙率er、相對塊石填充高度d/h、薄板位置等),隨著相對消波室寬度B/L增加其反射率|R|(KR)變化情形。其中,規則波數值計算方法為多領域邊界元素法,不規則波反射率計算則是使用規則波之計算方法,求出各成分波反射率再利用線性疊加而求得。當不規則波入射具遊水室之開孔板式結構物,能夠有效降低反射率的大小;設置兩片全沒孔隙板之配置,其降低反射率效果會比迎浪側與岸側皆為半沒孔隙板,或是迎浪側孔隙板為半沒岸側為全沒配置還較佳。兩片全沒孔隙板反射率值隨著相對消波室寬度B/L增加而有不明顯波動狀,其值介於0.53~0.57 之間;而當波浪入射階梯式塊石填充底床,反射率KR隨著相對消波室寬度B/L增加而呈現週期性劇烈振盪衰減,且隨著相對塊石填充高度d2/h增加,以及薄板設置位置愈往外海移動,反射率峰谷值愈往較小的消波室寬度B/L移動。
不論不規則波入射至哪種消波配置,其反射率與規則波反射率相比,呈現平緩波動狀,因此反射率峰谷值較不明顯,但整體趨勢與規則波相同。
This study examined the reflection of regular and irregular waves from a double-layer permeable plate with a rock-filled core and wave chamber, or a step seabed with rock-filled. The reflection coefficient is discussed as a function of the relative wave chamber width in various
conditions for the incident wave. A Multi-domain BEM was used to create a numerical model to analyze the reflection coefficient under the regular wave, and thereafter, the regular wave method was extended to the irregular wave. The results showed that the perforated breakwater with a wave chamber effectively reduced irregular wave reflection,
especially when the double-layer permeable plate was extended to its full water depth. The reflection coefficients on the double-layer permeable plate that was extended to full water depth did not obviously become
wave-like with the gradual increase in relative width B/L, and its value was between 0.53~0.57. In the step seabed case, the variation of the reflection coefficient was a damping vibration as an increased B/L. As an increased d2/h or an offshore porous plate, both maximum and minimum reflection coefficient occured in low B L value. The variation of the reflection coefficient in the irregular wave case was more slightly than it in the regular wave case.
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 IX
符號說明 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 前人研究 1
1.3 研究動機與目的 3
第二章 理論解析 6
2.1 基本假設 7
2.2 領域(Ⅴ)之勢函數表示 8
2.3 邊界條件 8
2.4 反射率|R| 10
2.5 勢函數之解析 11
第三章 不規則波理論解析 13
3.1 波譜無因次化 14
3.1.1 Bretschneider波譜 14
3.1.2 JONSWAP波譜 15
3.2 波譜範圍、切割方法 17
3.2.1 無因次頻率選取範圍 17
3.2.2 切割方法 17
3.3 等能量、等頻率切割波譜之計算 18
3.4 不規則波作用於具遊水室之開孔板式防波堤反射率 19
第四章 數值計算步驟與模式驗證 21
4.1 數值計算步驟 21
4.1.1 規則波 21
4.1.2 不規則波 23
4.2 模式驗證 24
第五章 數值計算結果與討論 32
5.1 增加一相對遊水室寬度b/h 32
5.1.1 比較透水孔隙板部份 33
5.1.2 有無遊水室之差異性比較 34
5.1.3 塊石摩擦係數fr與孔隙率er對結構物之反射率影響 36
5.1.4 改變相對塊石填充高度d/h 38
5.1.5 改變無因次週波數ks與示性無因次週波數ksh 39
5.2 不透水海底底床改成塊石填充以及改變薄板位置 40
5.2.1 Liu et al.(2009)階梯式不透水海底底床改成塊石填充 41
5.2.2 改變透水孔隙板位置 42
第六章 結論 47
參考文獻 49
附錄一 平均無因次週波數轉示性無因次週波數 76
附錄二 規則波與不規則波通過單片孔隙板與部份透水帶有塊石填充防波堤其反射率變化 77
附錄三 不同配置下改變無因次週波數、平均無因次週波數(示性無因次週波數)其反射率變化 79
附錄四 相同配置下改變無因次週波數、平均無因次週波數(示性無因次週波數)其反射率變化 80
附錄五 固定相對消波室寬度B/h改變相對遊水室寬度b/h其反射率變化 81
附錄六 規則波與不規則波通過有無遊水室其反射率變化情形 82
附錄七 等能量、等頻率分割B-M與JONSWAP計算表(n=100) 83
謝誌 99

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