【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，属于降低近岸浅水区波浪高度的方法领域。
技术介绍
1、有证据表明，基于自然的解决方案，如淹没的牡蛎礁，可以有效地消散波浪能，从而保护海岸线免受侵蚀。这也被认为是一种绿色环保和具有成本效益的解决方案，可以更好地适应海平面上升和风暴潮造成的沿海灾害。研究分析可知，波浪在暗礁上传播时的水动力特性主要受暗礁剖面形态和入射波浪条件的控制，而牡蛎或珊瑚礁可被视为具有规则形状的淹没式多孔结构，这种多孔结构满足对波浪水动力特性实施控制的条件。
2、因此在过去的几十年里，学者们对规则波或不规则波与淹没式多孔结构之间的相互作用进行了广泛的研究。影响波浪与淹没式多孔结构之间相互作用的参数较多，如相对淹没深度、入射波高和结构顶部宽度是淹没式多孔结构物设计中最重要的参数。同时，较低的淹没深度比(淹没深度与水深之比)导致较高的波反射、较低的波透射和较高的能量损失。波浪的透射系数随着淹没式多孔结构物的相对高度(d/h0，其中d是结构物的高度，h0是水深)和相对宽度(b/h0，其中b是结构物宽度)的增加而减小。波浪透射系数受到各种因素的影响，例如相对淹没深度(d/hi，其中hi是入射波高)、相对水深(h0/l0，这里l0是波长)、相对结构物高度和相对结构物宽度(b/l0)。孔隙率被认为是控制淹没式多孔结构周围波浪透射和反射的核心因素。在大多数情况下，可渗透结构前方的平均速度低于不可渗透结构。
3、然而，实际工程中现有的淹没式结构物防护措施主要利用单个淹没式多孔结构物
技术实现思路
1、本专利技术提供一种通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，通过此方法设计出针对特定波浪条件的淹没式多孔结构物，能够迅速减小入射波浪的能量，达到降低入射波高的目的。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，具体包括以下步骤：
4、步骤s1：在合金笼内填满粒径均匀的石子，构建淹没式多孔结构物；
5、步骤s2：针对不同的入射波浪参数设计步骤s1中构建的淹没式多孔结构物的成型参数；其中，涉及的成型参数包括结构物物理参数以及波浪参数，所述结构物物理参数包括单个结构物高度hor、单个结构物长度lor、多个结构物分布时的间距linterval、多个结构物分布范围的总长lorg以及结构物孔隙率n，所述波浪参数包括入射波高hi以及静止水深h0；且构成淹没式多孔结构物的成型参数均与波浪透射系数kt存在关联，波浪透射系数kt与透射波高ht存在关联；
6、步骤s3：设计物理实验及数值模型，确认波浪透射系数与结构物物理参数以及波浪参数的经验关系，且关系式为：
7、
8、公式中，ht为透射波高，hi为入射波高，l0为入射波长，lor为单个结构物长度，hor为单个结构物高度，linterval为多个结构物分布时的间距，lorg为多个结构物分布范围的总长，n为结构物孔隙率；
9、步骤s4：基于步骤s3的物理实验与数值模拟得出适用于预测波浪透射系数的拟合公式：
10、
11、其中，c1＝-0.42，c2＝-0.169，c3＝0.91，c4＝-0.553，c5＝0.607，c6＝-0.159，c7＝-0.267，c＝0.15；
12、针对不同的入射波浪条件，通过拟合公式调整结构物物理参数，构建最终的淹没式多孔结构物，完成设计；
13、作为本专利技术的进一步优选，步骤s1中通过调整合金笼内石子的粒径和密实度，能够获得匹配孔隙率的淹没式多孔结构物；
14、作为本专利技术的进一步优选，步骤s2中，波浪透射系数kt表示为：
15、
16、其中，kt为波浪透射系数，ht为透射波高，hi为入射波高；
17、作为本专利技术的进一步优选，步骤s2中，相对结构物高度hor/l0增大，波浪透射系数kt逐渐减小；
18、波浪透射系数kt随着相对结构物长度lor/l0的增大逐渐减小；
19、多个结构物分布时的相对间距linterval/l0增大，波浪透射系数kt逐渐增大；
20、多个结构物分布范围的总长lorg增大，波浪透射系数kt逐渐减小，其中，多个结构物分布范围的总长lore的最小值为多个lor的总和；
21、结构物孔隙率n增大，波浪透射系数kt逐渐减小；
22、入射波坡度hi/l0增加，波浪透射系数kt逐渐减小；
23、波浪透射系数kt随着相对水深h0/l0的增大逐渐增大；
24、作为本专利技术的进一步优选，步骤s3中设计的物理实验具体是，在容器中等间距排布若干淹没式多孔结构物，每个结构物位置均安装浪高仪，启动造波机，在同一工况下，浪高仪获取对应结构物处的浪高，即入射波高；
25、数值模型基于cfd软件openfoam，将模拟获得的结果与物理实验获得的实验结果进行对比，确认波浪透射系数与结构物物理参数以及波浪参数的经验关系。
26、通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
27、1、本专利技术提供的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，设计出针对特定波浪条件的连续分布的淹没式多孔结构物，在一定范围内对浅水区波浪起到可预测的衰减作用，且结构物的制作材料简单，节省防护成本；
28、2、本专利技术提供的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，在合理范围内，输入指定参数能够得到浅水区入射波浪透过连续分布的淹没式结构物之后的透射波高，以判断成型的淹没式多孔结构物是否具备防护效果；
29、3、本专利技术提供的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，防护效果通过物理实验以及数值模拟进行数据支撑验证，具有科学性、合理性以及准确性。
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1.通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：步骤S1中通过调整合金笼内石子的粒径和密实度，能够获得匹配孔隙率的淹没式多孔结构物。
3.根据权利要求1所述的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：步骤S2中，波浪透射系数Kt表示为:
4.根据权利要求1所述的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：步骤S2中，相对结构物高度Hor/L0增大，波浪透射系数Kt逐渐减小；
5.根据权利要求1所述的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：步骤S3中设计的物理实验具体是，在容器中等间距排布若干淹没式多孔结构物，每个结构物位置均安装浪高仪，启动造波机，在同一工况下，浪高仪获取对应结构物处的浪高，即入射波高；
【技术特征摘要】
1.通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：步骤s1中通过调整合金笼内石子的粒径和密实度，能够获得匹配孔隙率的淹没式多孔结构物。
3.根据权利要求1所述的通过降低浅水区浪高达到防护的淹没式多孔结构物成型方法，其特征在于：步骤s2中，波浪透射系数kt表示为:
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨蕴涵，隋倜倜，张弛，郑金海，陶爱峰，罗锋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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