本书介绍新型梳式防波堤水动力学特性的实验和数值研究成果，包括重力式和浮式梳式防波堤两大类型。全书共8章：第1章重点介绍防波堤的分类和研究现状；第2~5章介绍重力式梳式防波堤的水动力学研究成果，包括非透空重力梳式防波堤实验研究、波浪与重力式梳式防波堤相互作用数值模型、非透空和透空重力式梳式防波堤的数值研究等；第6~8章主要介绍浮式梳式防波堤水动力学特性研究成果，包括浮式梳式防波堤的实验研究、浮子波浪能装置与浮式梳式防波堤集成系统的实验及数值研究成果。
本书展示了梳式防波堤结构的重大研究进展，可供水运工程领域港航专业技术人员和科研人员参考，也可供高等院校相关专业的师生参考。

本书全面解析新型梳式防波堤水动力学特性，涵盖重力式与浮式两大类型，通过丰富实验与数值研究，深入探究波浪与防波堤相互作用机制。内容详实，结构清晰，既有理论深度，又具实践指导价值，是水运工程领域专业人士及高校师生的B备参考，助力梳式防波堤技术的创新与发展。

梳式防波堤是一种创新的海岸工程结构，旨在有效抵御海浪的冲击，保护近岸区域免受侵蚀，同时维护港口航道的安全与畅通。这种防波堤的设计灵感来源于自然的防护机制与工程学的巧妙结合，其形态犹如一排排精心布置的梳子，能够分散并减弱海浪的能量，从而减少对海岸线的直接冲击。
梳式防波堤的核心特征在于其独特的几何布局，通常由一系列平行或交错排列的透空结构单元组成，这些单元可以是固定于近岸海底的(重力式梳式防波堤)或是漂浮于水深海面(浮式梳式防波堤)。这种设计不仅减少了建设材料的使用，降低了成本，还通过其透空性促进了水体交换，有利于保持海洋生态系统的健康。在外界水动力作用下，梳式防波堤能够展现出卓越的消浪效果。当海浪遇到防波堤时，部分波浪能量被结构表面反射，部分则通过结构间的空隙发生衍射和折射，最终在海堤后方形成较为平静的水域。这一过程有效降低了波高，减缓了水流速度，保护了后方港口、码头及沿海设施免受海浪侵蚀。随着全球气候变化和极端天气事件的频发，海洋防灾减灾的需求日益迫切。梳式防波堤作为一种高效、环保的海洋防护手段，正逐渐成为海洋工程领域的研究热点。随着海洋资源的进一步开发和利用，梳式防波堤特有的腔室结构既可作为基础结构，又具有波浪汇聚和放大的功能，可为人类探索和利用海洋资源方式提供更多选择。在我国迈向海洋强国的征途中，梳式防波堤等海洋工程技术的研发与应用，对于保障国家能源安全、促进海洋经济发展、维护海洋生态环境平衡等方面具有重要意义。
本书作者团队在海洋工程生产和研究中围绕着梳式防波堤及其工程影响开展了大量的工作，也积累了一定的经验。在此对参与本书撰写、绘图和统稿的王梓、李印康、张馨心、白雪纯等同学表示感谢。
由于作者水平有限，错漏之处在所难免，望读者批评指正。

臧志鹏，天津大学建筑工程学院 特聘研究员，主持国家自然科学基金4项，发表SCI/EI期刊论文50余篇，授权发明专利20余项，软件3项，出版教材/专著3部，获省部级科技奖2项，现担任4本中英文期刊的编委/青年编委。

房卓，交通运输部规划研究院，首席研究员，主要从事港口规划研究工作。荣获交通运输部青年科技英才、中国航海青年科技奖。

第1章 梳式防波堤的研究概述………………………1
1.1梳式防波堤研究背景/2
1.2梳式防波堤机理特点/3
1.3梳式防波堤研究现状/4
1.4梳式防波堤发展前景/5
第2章
非透空重力式梳式防波堤试验研究… …7
2.1防波堤结构水动力模型试验设置/8
2.1.1水动力模型试验方法/8
2.1.2水动力试验模型布置/9
2.2防波堤结构水动力试验结果/12
2.2.1波浪压强分布特征/12
2.2.2相对波高对波浪力的影响/16
2.2.3翼板的波浪力特性/17
2.3改进型结构水动力试验结果/21
2.3.1试验模型布置及分析方法/21
2.3.2三种改进结构水动力特性对比/24
2.3.3改进结构水动力学特性分析/26
第3章 重力式梳式防波堤数值模型建立… … …31
3.1数值波浪水槽模型的建立/32
3.1.1控制方程/32
3.1.2边界条件和初始条件/34
3.1.3数值计算方法/35
3.1.4造波方法/37
3.1.5数值水槽尺度及网格划分/39
3.2数值波浪水槽的验证/40
3.2.1线性规则波浪的模拟与验证/40
3.2.2 Stokes波浪的模拟与验证/43
3.2.3随机波浪的模拟与验证/44
3.2.4消波效果验证/46
3.3波浪与三维结构物作用模型验证/46
3.3.1波浪与直墙相互作用验证/47
3.3.2 波浪与漂浮三箱结构作用验证/49
第4章 非透空重力式梳式防波堤数值研究……… …53
4.1波浪与非透空梳式防波堤作用数值模型/54
4.1.1数值模型建立/54
4.1.2数值模型验证/55
4.2波浪作用过程流场分析/58
4.2.1波浪在异型空腔内的运动过程/58
4.2.2受冲击时异型空腔内的流场特性/61
4.2.3结构的危险水位分析/65
4.3空腔结构的优化研究/67
第5章 透空重力式梳式防波堤数值研究…… …73
5.1波浪与防波堤作用的数值模型/74
5.1.1模型建立及数据处理方法/74
5.2受力机理分析/76
5.2.1 结构表面波浪力分布特性/76
5.2.2翼板的波浪力随结构参数的变化/81
5.2.3波浪在异型空腔内运动过程分析/84
5.2.4异型空腔内流场特性/87
5.3水位在胸墙底板以上情况/95
5.3.1规则波下水平力折减系数/95
5.3.2 反射系数特性及经验公式/97
5.3.3透射系数特性及经验公式/98
5.4水位在胸墙底板以下情况/98
5.4.1规则波下水平力特性研究/99
5.4.2水平力折减系数经验公式/103
5.4.3透射系数及经验公式/104
5.4.4 结构危险水位分析/110
第6章 浮式梳式防波堤试验研究… ………………113
6.1水动力模型试验设计/114
6.1.1试验模型设计/114
6.1.2试验工况设定/114
6.2模型消浪性能试验结果及分析/116
6.2.1 浮式梳式与方箱式防波堤对比/116
6.2.2 相对宽度影响分析/118
6.2.3波高影响分析/118
6.2.4波流共同作用影响分析/119
6.2.5 不规则波影响分析/120
6.3 模型改进优化措施/121
6.3.1 加长底板改进/121
6.3.2增设下挡板/122
第7章 浮式梳式防波堤集成波浪能装置试验研究… …125
7.1波浪与浮子相互作用势流理论/126
7.1.1浮子在流体中的运动响应/126
7.1.2波浪能俘获效率的求解/127
7.2模型试验方法设计/128
7.2.1试验装置设计/128
7.2.2试验工况设定/130
7.3物理模型试验结果分析与讨论/131
7.3.1单独浮子与集成浮子波浪能装置性能对比/131
7.3.2浮子与空腔相对位置的影响/132
7.3.3浮子与空腔宽度的影响/135
7.3.4空腔平面形状的影响/137
7.3.5浮子底部形状影响/139
第8章 浮式梳式防波堤集成波浪能装置数值研究… …143
8.1数值模型介绍/144
8.1.1 波浪运动控制方程/144
8.1.2紊流模型/145
8.1.3自由表面追踪的VOF法/147
8.2数值模拟结果分析与讨论/150
8.2.1 振荡浮子数值模拟验证/150
8.2.2 浮子相对位置优化研究/151
8.2.3浮子相对尺寸优化/152
8.2.4浮子相对吃水优化/153
8.2.5浮子底面形状优化/154
参考文献/156