近岸波浪数值模拟实用模型系统的研究

发布时间：2023-02-20 18:37

　　波浪是海洋当中最为主要的物理现象之一。它直接关系到海岸工程(如港口建设、河口治理、岸滩防护等)的安全,与海上运输、水产养殖和滨海企业等的建设与发展都密切相关。因此研究波浪的传播变形具有非常重要的意义。目前在对波浪问题的研究方面,经常采用数学模型来模拟波浪的传播变形。本文结合前人提出的几个独立的波浪数学模型,进行模块化、集成化和系统化,旨在建立一个能够应用于实际工程的近岸波浪数值模型系统,通过该模型系统可以实现由外海波浪推算出近岸口门(或堤前)波要素,进而推算出港内(或堤后)波浪场的一体化波浪模拟过程。 本文模型系统主要由两部分组成,波浪浅水变形计算模块和港内波浪绕射计算模块。港内波浪绕射计算模块又包含规则波绕射计算模块和不规则波绕射计算模块。首先,建立在复杂地形条件下,考虑风能输入以及底摩阻等因素影响的浅水波浪折射绕射数学模型,作为波浪浅水变形计算模块。通过该模块,只要给定外海波要素,便可以求出口门(或堤前)波要素。其次,基于单元点法求解Helmholtz型缓坡方程建立考虑边界反射的规则波绕射数学模型,作为规则波绕射计算模块。再次,根据海港水文规范中推荐的不规则波绕射可以由规则...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 近岸波浪的研究进展
        1.2.1 Boussinesq方程模型
        1.2.2 缓坡方程模型
        1.2.3 能量平衡方程模型
    1.3 不规则波绕射模型概况
        1.3.1 Ito等方程
        1.3.2 Helmholtz方程
        1.3.3 波浪绕射非线性数值模型
        1.3.4 多向不规则波绕射数值模型
    1.4 本文研究方法和内容
第二章 模型系统的建立
    2.1 波浪浅水变形数学模型
        2.1.1 模型的控制方程
        2.1.2 方程的离散
        2.1.3 边界条件
    2.2 规则波绕射数学模型
        2.2.1 关于波势函数与绕射系数
        2.2.2 模型的边界条件
        2.2.3 模型的控制方程
        2.2.4 模型的简化
    2.3 不规则波绕射数学模型
        2.3.1 谱的概述
        2.3.2 不规则波与海浪谱
        2.3.3 不规则波绕射的计算方法
第三章 模型系统的数值求解
    3.1 波浪计算模型系统的数据流程
    3.2 波浪浅水变形计算模块
        3.2.1 数值求解
        3.2.2 计算流程
    3.3 规则波绕射计算模块
        3.3.1 数值求解
        3.3.2 计算流程
    3.4 不规则波绕射计算模块
        3.4.1 数值求解
        3.4.2 计算流程
    3.5 规则波绕射两种简化数学模型
        3.5.1 计算流程
        3.5.2 计算结果
第四章 模型系统的验证
    4.1 岛式防波堤波浪绕射计算验证
    4.2 突堤波浪绕射计算验证
        4.2.1 与规范结果的比较
        4.2.2 与物理模型试验结果的比较
        5.2.3 与其他数学模型结果的比较
第五章 模型系统的应用实例
    5.1 浙江某渔港工程
        5.1.1 工程概况
        5.1.2 堤前设计波要素的计算
        5.1.3 港内波浪绕射计算
        5.1.4 模型检验及计算结果分析
    5.2 福建某渔港防波堤改造工程
        5.2.1 工程概况
        5.2.2 堤前设计波要素计算
        5.2.3 堤后波浪绕射计算
        5.2.4 计算结果分析
第六章 结论与展望
    6.1 本文研究成果
    6.2 研究展望
参考文献
致谢



本文编号：3747106