基于多层非静压波浪传播模型的岛礁近岸水动力特性研究

发布时间：2020-07-24 15:28

【摘要】：珊瑚岛礁波浪水动力特性研究对于珊瑚礁工程建设具有重要的意义。珊瑚岛礁地形的独特性使其水动力特性不同于一般的海岸,较一般海岸的水动力学特性更为复杂;其地形独特性主要体现在陡峭的礁前斜坡、水深很浅的礁坪以及较大的床面粗糙度。本文针对垂向二维理想化岛礁地形,建立了一种适用于岛礁波浪水动力计算的多层非静压波浪传播数学模型并展开了相关的数值试验研究。该模型以?坐标系下二维不可压缩欧拉方程作为控制方程,假定自由表面为水平坐标的单值函数;控制方程采用有限体积法和有限差分法的混合格式进行离散;速度变量定义在网格中心,动压力定义在网格边界处的交错网格布置方式;时间积分采用两步预估校正格式;动量方程采用高阶Godunov性质的有限体积法进行求解;界面处通量的求解采用二阶中心迎风格式;由于模型具有间断捕捉能力,其将波浪破碎处理为间断不需要额外参数的引入;干湿边界采用薄体水层法处理。利用该模型实施了一系列的数值试验。孤立波在平底水槽长距离传播验证了模型数值格式离散的正确性,孤立波在均匀斜坡传播变形的数值试验验证了模型模拟孤立波破碎和爬坡的能力,其后用该模型模拟了孤立波在岛礁地形的传播变形,系统地分析了孤立波在岛礁地形传播过程中的波面变化,流场分布以及岛礁地形参数对孤立波在礁坪后方斜坡爬高的影响。规则波在浅堤上传播变形验证了该模型具有较强的模拟波浪非线性和色散性的能力,规则波在均匀斜坡上传播破碎的数值试验验证了该模型准确的模拟规则波破碎的能力,其后用该模型模拟规则波在岛礁地形上传播变形的过程,较系统地分析了规则波在岛礁地形上传播时的波面频谱变化,波高衰减与波浪增减水,流场分布以及岛礁地形参数对波高衰减与波浪增减水的影响。模拟了不规则波在礁坪地形上的传播。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.22;P75

【参考文献】

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本文编号：2769035