波浪影响下海洋底泥的水动力学数值模拟

发布时间：2022-12-10 03:18

　　随着工农业的发展,近岸海洋环境污染越来越严重,底泥由于其在海水水质污染的重要作用越来越受到重视。底泥运动的复杂性给水质控制和预报带来了极大的困难,随着计算机的发展,以水动力学为基础的数值模拟为底泥的运动研究提供了条件。 首先采用推板式造波机造波,末端设置人工衰减层消波,VOF法追踪界面,控制方程采用连续性方程和N-S方程,并用有限体积法离散的方法,建立了数值波浪水槽。首先对数值波浪水槽在纯波状况下做了验证,发现结果与理论值符合很好,证实数值波浪水槽能造出稳定的水波,消波段起到了良好的吸收效果。 假定底泥为牛顿流体,模拟了不同含水率的泥水表面波动,结果说明底泥含水率对海洋波浪特性影响较小;进一步研究了振幅及水深对泥水表面波的影响,发现当振幅比较小的时候的,表现为线性波,此时振幅的改变对波长没有影响,当振幅较大到一定程度,非线性的作用使得波长随着振幅的增大而略微增大,这与前人实验结果符合;本文还模拟了不同水深对波浪传播的影响,发现水深对波长有非常明显的影响,即水深越大,波长越大;水深越小,波长越小; 最后本文研究了包含空气—水和水—泥界面两界面系统,结果显示VOF法... 

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【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 海洋生态环境的恶化
        1.1.2 海洋生态学的发展
    1.2 近岸海域波浪与泥沙运动研究现状
        1.2.1 近岸海洋破浪研究现状
        1.2.2 近岸海洋泥沙研究现状
    1.3 数值模拟概述
    1.4 本文的研究内容
第二章 理论模型与数值方法
    2.1 两相流波动研究方法
        2.1.1 Lagrangian描述方法
        2.1.2 Eulerian-Lagrangian描述方法
        2.1.3 Eulerian描述方法
    2.2 自由表面跟踪法
        2.2.1 自由表面跟踪法分类
        2.2.2 流体体积模型（VOF法）
    2.3 CFD模拟的技术和FLUENT软件简介
        2.3.1 数值模拟的网格技术简介
        2.3.2 网格分类和网格单元分类
            2.3.2.1 网格分为结构网格和非结构网格两大类
            2.3.2.2 网格单元的种类
        2.3.3 网格的划分及优化
        2.3.4 FLUENT软件简介
第三章 近海岸泥沙波动研究
    3.1 计算模型和控制方程
        3.1.1 计算模型
        3.1.2 控制方程
    3.2 造波和消波
        3.2.1 造波方法
        3.2.2 消波方法
    3.3 网格的划分
    3.4 计算结果分析
    3.5 本章小结
第四章 密度、振幅及水深对界面波的影响
    4.1 不同泥沙密度的界面波动
    4.2 改变振幅对界面波动的影响
    4.3 改变水深对波形的影响
        4.3.1 水深为20 米的波形变化
        4.3.2 水深为4 米的波形变化
    4.4 本章小结
第五章 波浪作用下的泥水界面模拟
    5.1 模型建立
    5.2 网格的划分
    5.3 造波和消波
    5.4 计算结果分析
        5.4.1 -8～0 区域造波
        5.4.2 -10～0 区域造波
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3715947