在海工建筑物中防波堤结构型式的研究和发展历来广受关注。近年来,前壁开孔沉箱防波堤(即带有消浪室的开孔透空式结构)以其节省耗材、消波性能好和适用于深水海域的优点而成为新型防波堤的主要形式之一,具有广泛的工程应用前景。深入探讨开孔板式消浪结构的消浪机制,开展非线性波对低反射防波堤作用的水动力学特性的研究,建立低反射防波堤波浪力数值计算模式,是实际工程对本学科应用基础研究的迫切需求,同时也是本课题进一步深入的研究方向。 针对具有消浪室的开孔沉箱式防波堤的结构型式,本文基于二维Laplace方程和边界条件,经过Green转换得到以势函数及势函数法向导数为未知量的积分方程;利用0-1混合型边界元剖分计算域的所有边界,建立节点上以势函数及势函数法向导数为未知量的离散型边界积分方程:采用分区边界元方法将计算域划分为若干个子域,进而利用相邻子域交界面上关于势函数和势函数法向导数连续的条件,建立各个子域循序求解的数值关系,进而逐一求解以消浪室内、外各计算域内所有节点的波势函数和波面位置高度的时问增量为未知量的线性方程组,在预设的计算精度下,通过时步内的循环迭代,完成时域内的波面追踪计算,建立一个适用于求解波浪与开孔沉箱式防波堤相互作用的强非线性波浪变形数值模式。 本文通过对该模式的改进和完善,使其适用于线性及非线性波的数值模拟,进而给出了开孔沉箱防波堤堤前以及沉箱内部水域的波动情况和开孔边壁上波动压力的计算方法。通过数值水槽计算结果与物理模型实验结果的对比,该方法对于简单开孔沉箱防波堤在线性和非线性波浪作用下的波浪波况和波压力的数值计算具有较好的精度,可应用于开孔沉箱防波堤消浪效果的计算和研究。