[发明专利]坡面破波冲击压力计算方法

权利要求书

1.一种坡面破波冲击压力计算方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，预设假定条件如下，假设一，波浪破碎后的水流以射流形态冲击到海堤坡面后再反射出去；假设二，不考虑此过程中空气掺混对射流流速和流态的影响；假设三，波浪破碎后的水流的控制体的射入断面(1-1)、反射断面(2-2)和破波断面(3-3)三者面积相等，且满足动量守恒定律；则有公式(6)：

F_y＝ρQ(β₂|u₂|sinα₁+β₁|u₁|sinα₂) (6)；

式中：ρ表示海水密度；F_y－垂直斜坡的破波水流冲击力；Q，u₁，u₂－依次对应为射入控制体的流量，射入断面(1-1)的断面流速，反射断面(2-2)的断面流速；

步骤二，根据步骤一中的假设条件，设定u₁＝u₂＝u；β₁，β₂－依次对应为射入断面(1-1)的动量校正系数和反射断面(2-2)的动量校正系数，取值均为1；α₁，α₂－依次对应为破波射流的入射角和反射角；设定射入断面(1-1)断面面积或反射断面(2-2)面积为A，则依据公式(6)得到公式(7)：

式中：p_y－破波水流冲击压力；u为断面流速；

步骤三，依据Rattanapitikon和Shibayama的试验数据，统筹计算得到：

其中，H_b表示破波波高；K_KG表示公式系数；H表示波高；L表示波长；α表示海堤斜坡坡角；

步骤四，根据公式(7)与公式(11)得到半经验卷破波破波冲击压力计算公式：

式中：P_max表示坡面上的最大破波压力，γ表示水的容重，K_KG按公式(11)计算；ξ按0.5ξ3.3取。

2.根据权利要求1所述的坡面破波冲击压力计算方法，其特征在于，针对步骤二中的公式(7)的断面流速u，还包括以下步骤，

步骤21，求得公式(7)中的断面流速u，依据通过能量守恒方程公式(8)获取断面流速u：

式中：Δmu²/2－射入断面的单位质量水体Δm的动能；E_k，E_p－分别对应为破波点水面单位质量水体的动能和势能；η_b－破波点水面到平均水位的距离；u_b－破波点水面单位质量水体速度。

3.根据权利要求2所述的坡面破波冲击压力计算方法，其特征在于，在步骤21中，针对公式(8)简化计算，假设u_b等于波浪传播速度，波浪传播速度正比于水体的深度h，即则由公式(8)得到公式(9)：

式中：d_b－破波点处的水深；η_b≈0.8H_b；d_b与H_b破碎波高的关系采用线性表达式，即H_b＝kd_b。

4.根据权利要求3所述的坡面破波冲击压力计算方法，其特征在于，计算公式(9)与公式(12)中的破碎波高和破碎点水深的比值k，比值k取于Sunamura的γ计算公式(10)：

式中：L－波长，表达为波周期T的函数，即L＝gT²/2π；ξ－破波相似参数，对于卷破波而言，ξ取值在0.5～3.3之间。