海堤坡角变化对海啸波传播过程影响数值分析

发布时间：2021-02-13 18:48

　　针对近岸海域极端海况的防灾减灾问题,准确模拟追踪海啸波传播过程,再现液面局部射流、崩破波等波面湍动现象。建立SPH数值水槽,边界条件基于固壁粒子法,减少海堤坡角改变对计算域精度的影响,讨论粒子间距设置对模拟精度的影响。模拟7种不同海堤坡角下波浪的爬高与衰减情况,讨论了海堤坡角变化对消波系数的影响。当粒子间距设置为0.002 m时,模型能准确地捕捉海啸波的强非线性现象。随着海堤坡角增大,海啸波峰值爬升率增大,波浪越堤后因崩破波的产生,波能衰减进一步加剧。当坡角较小时,消波系数随坡角的增大提升明显,而后趋于缓慢增长。 

【文章来源】：海洋工程. 2020,38(01)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

三种固边界处理方法

模型试验布置示意

在t0+0.56 s时刻，海堤模型上底前端液位开始升高，液体即将进入海堤顶部;在t0+0.85 s时刻，水头前端运动到海堤顶部右端，此时水头前端面变形明显，涌水即将越过海堤右端，随即越过海堤形成射流，波面演变示意图如图3所示。由数值模拟结果与试验数据的对比发现，数值模型粒子间距设置为0.002 m时，能更好地拟合液面流态的剧烈变化;粒子间距设置为0.005 m时，在溃坝波液面峰值处出现拟合误差，未能达到较高的模拟精度。由波面结果对比图可以看出，粒子间距设置为0.002 m时，数值模拟与试验数据的拟合精度最高，数值模拟7 s海啸波传播过程在计算机上需要运行10 h左右，计算成本可接受。在综合考虑模拟精度和计算成本后，文中数值模拟采用的粒子间距均为0.002 m。

【参考文献】：
期刊论文
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[8]复杂边界溃坝流与结构物作用过程的数值模拟[J]. 张学莹,潘中建,马小飞.  水动力学研究与进展A辑. 2010(03)

博士论文
[1]基于BEM与VOF波浪耦合模型的斜坡堤越浪研究[D]. 郭立栋.大连理工大学 2013



本文编号：3032419