陡坡地形上人工护岸越浪特性SPH模拟

发布时间：2023-02-13 18:24

　　随着我国南海岛礁建设工程的开展,波浪在岛礁地形上的水动力变化特性越来越受到关注。波浪由深海向礁坪上传播时,沿礁面发生浅水变形并在礁缘或礁坪上破碎,进而在礁坪上产生波浪增水。波浪增水抬高了礁坪上的水位,增加了礁坪上结构物越浪的风险。开展波浪在礁坪上的变形、破碎和越浪过程研究,可为礁坪上防护结构物的设计提供参考依据。本文基于弱可压缩光滑粒子流体动力学(WCSPH)方法,建立了一个可以用于模拟孤立波与简化岛礁地形上人工护岸结构相互作用的数值模型。模型采用Navier-Stokes方程作为控制方程,通过在连续性方程中增加额外的耗散项来抑制非物理性压力震荡。为克服边界处积分域缺失导致的压力失真问题,边界粒子的压力采用改进形式的动力边界条件计算。本文在不同的波高和前坡角度下模拟了孤立波在简单海堤上的越浪过程,数值计算结果中的波面、越浪量和越浪厚度与他人文献中的试验结果吻合良好,表明本文建立的数值模型可以较好地模拟孤立波在简单海堤上的越浪过程。后面采用多位学者关于孤立波在简化岛礁地形上传播变形的模型试验结果,对本文建立的数值模型进行了进一步的验证,验证结果显示本模型可以较好地模拟孤立波在简化岛礁地形...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 SPH方法的研究现状
    1.3 波浪越浪的研究现状
    1.4 岛礁地形上波浪传播的研究现状
    1.5 本文的主要工作
2 SPH模型的建立
    2.1 SPH方法的基本原理
        2.1.1 核近似法
        2.1.2 粒子近似法
    2.2 光滑函数
        2.2.1 光滑函数的性质
        2.2.2 常见的光滑函数
    2.3 控制方程
        2.3.1 连续性方程
        2.3.2 动量方程
    2.4 状态方程
    2.5 边界条件
    2.6 时间积分
    2.7 本章小结
3 数值模型验证
    3.1 孤立波造波
    3.2 简单海堤越浪过程验证
    3.3 岛礁地形波浪传播验证
        3.3.1 水位小于礁坪高
        3.3.2 水位等于礁坪高
        3.3.3 水位大于礁坪高
    3.4 本章小结
4 孤立波于陡坡地形人工护岸结构的传播越浪
    4.1 孤立波传播越浪过程
    4.2 坡度的影响
        4.2.1 斜坡段的反射作用
        4.2.2 水平段的波浪破碎
        4.2.3 波高沿程变化情况
        4.2.4 越浪量随坡度变化规律
    4.3 水平段长度的影响
        4.3.1 越浪过程比较
        4.3.2 越浪量随水平段长度变化规律
    4.4 水深的影响
        4.4.1 波高沿程变化情况比较
        4.4.2 沿程各位置波面历时比较
    4.5 本章小结
5 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3742079