基于缓坡方程数值模型岛礁地形上波浪传播的模拟

发布时间：2017-12-24 02:32

本文关键词：基于缓坡方程数值模型岛礁地形上波浪传播的模拟　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：波浪从深海传至近岸岛礁时,一般需要经过落差较大的礁坪边缘,水深发生急剧变化,导致波浪在传播过程中发生破碎。因此准确模拟波浪的破碎过程以及破碎后的波高大小,对于岛礁海岸工程建设具有重要的意义。缓坡方程是描述近岸波浪传播变形较好的数值模型之一,在以Berkhoff提出的椭圆型缓坡方程作为控制方程和相关边界条件的基础上,采用有限元自动剖分法,开发了可以根据地形和波长变化来确定网格大小的新型的自适应前处理程序,既加快程序计算速度,又减少人工端输入数据工作量；进一步引入索引存贮方法存储总纲、共轭梯度迭代方法求解大型方程组,并利用先验误差法、Z2自适应有限元后验误差法以及h型的网格加密法来提高程序的计算精确度。本文在采用自适应有限元法求解缓坡方程所建立的数值计算模型的基础上,引入描述波浪破碎的模型,建立可以描述波浪破碎影响的近岸波浪数值模型。基于二维岛礁地形上的波浪模拟实验,比较分析了四种不同的波浪破碎能量损失因子,给出了适合于岛礁地形条件下规则波浪传播破碎模拟的模型。并通过不规则波浪破碎模拟,再次验证模型的适用性。该模型在二维岛礁地形适用的基础上,又进一步应用于南海某岛礁三维实际地形的波浪传播模拟,分析了模型的优缺点,给出了其适用范围及进一步改进的方向,可对岛礁海岸工程建设提供一定帮助。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.22

【参考文献】