基于波能量平衡方程模拟波浪在柔性植物区的传播与变形

发布时间：2018-12-12 04:11

【摘要】：基于CMS-Wave波浪数学模型,通过在其波浪能量平衡方程中引入植被波能损耗项,并考虑了波浪的折射、反射、破碎、波流相互作用及底摩擦等作用,计算了有植被作用下的波浪传播与变形.该模型的求解以波能平衡方程为基础,采用有限差分法进行数值离散,并应用Gauss-Seidel迭代法计算离散的方程组,得到计算域的波高、周期以及波向等波浪要素信息.首先通过模拟一维简单地形和二维复杂地形的波浪传播,对模型的适应性及有效性进行评估;随后对不规则非破碎和破碎波浪在柔性植物区的传播变形进行模拟,计算结果表明,修正的CMS-Wave模型能够精确地计算植被影响下波浪在复杂地形的传播与变形,这可对近一步研究近海湿地植被的消波效应及湿地海域极端风浪的防灾减灾提供技术支撑.
[Abstract]:Based on the CMS-Wave wave mathematical model, by introducing the energy loss term of vegetation wave into the wave energy balance equation, the refraction, reflection, fragmentation, wave-current interaction and bottom friction of the wave are considered. Wave propagation and deformation under the action of vegetation are calculated. The solution of the model is based on the wave energy balance equation. The finite difference method is used to discretize the equations. The Gauss-Seidel iterative method is used to calculate the discrete equations. The wave information of wave height, period and wave direction in the computational domain is obtained. Firstly, the adaptability and validity of the model are evaluated by simulating the wave propagation of one-dimensional simple terrain and two-dimensional complex terrain. The simulation results show that the modified CMS-Wave model can accurately calculate the wave propagation and deformation in complex terrain under the influence of vegetation. This can provide technical support for the further study of wave dissipation effect of coastal wetland vegetation and disaster prevention and mitigation of extreme wind and wave in wetland waters.
【作者单位】： 大连海洋大学海洋科技与环境学院;四川大学水力学与山区河流国家重点实验室;交通运输部规划研究院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51579030) 辽宁省自然科学基金优秀人才培育项目(2014020148) 辽宁省高等学校优秀人才成长计划项目(LJQ2013077) 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室开放基金(SKHL1517) “十二五”国家科技支撑计划课题(2015BAD13B05)
【分类号】：P731.22

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本文编号：2373879