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基于有限体积法的二维泥沙数学模型研究

发布时间:2018-02-27 11:55

  本文关键词: 有限体积法 波流共同作用 泥沙数学模型 底部切应力 出处:《天津大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:在河口海岸地区,由于波浪和潮流的综合作用,,泥沙的运动规律变得更加复杂,波流作用下的泥沙运动仍是当前泥沙数学模型理论的重点研究内容。 本文中,首先对潮流数学模型、波流相互作用以及波流共同作用下的泥沙数学模型的相关研究工作进行回顾,而后以基于有限体积法建立的COASTALTOOL数学模型为基础,在其二维潮流模块(2DTC)中考虑波浪的作用,加入泥沙运动模块(2DST),建立了泥沙运动数学模型,具体研究工作如下: (1)对读入数据的模块进行修改,增强模型的易操作性;增加四边形单元的求导公式,使该数值模型适用于三角形和四边形混合网格;针对模型中采用的Smagorinsky亚格子紊动模型改进高阶项的计算格式。上述改进从不同角度增强了模型的计算性能; (2)进一步完善求解泥沙输运方程的部分,引入Soulsby的底部切应力参数化方程,并对该模型进行验证,得到了可靠的结果; (3)在假定若干不同波浪、水流条件下,模拟泥沙运动过程及底床演变过程,对两种不同切应力模式得到的计算结果进行了比较和分析。
[Abstract]:In estuarine and coastal areas, because of the combined action of wave and tidal current, the law of sediment movement becomes more complicated, and the sediment movement under the action of wave and current is still the focus of the current mathematical model theory of sediment. In this paper, firstly, the related research work of sediment mathematical model under tidal current model, wave-current interaction and wave-current interaction is reviewed, and then the COASTALTOOL mathematical model based on finite volume method is used as the foundation. Considering the action of wave in its 2-D tidal current module, the mathematical model of sediment movement is established by adding sediment movement module (2DST). The specific research work is as follows:. 1) modifying the module reading the data to enhance the maneuverability of the model, adding the derivative formula of the quadrilateral element, making the numerical model suitable for the triangular and quadrilateral mixed meshes; The Smagorinsky sublattice turbulence model is used to improve the calculation scheme of higher order terms. The above improvements enhance the computational performance of the model from different angles. (2) the part of solving sediment transport equation is further improved, and the parameterized equation of bottom shear stress of Soulsby is introduced, and the model is verified, and the reliable results are obtained. 3) under the assumption of several different waves and currents, the sediment movement process and the bottom bed evolution process are simulated, and the results obtained from the two different shear stress models are compared and analyzed.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TV149

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本文编号:1542569

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