聚焦波在典型岛礁断面上传播的水动力特性研究
发布时间：2022-02-26 09:55
我国南海岛屿众多,具有丰富的自然资源,也有着重要的政治和军事价值,如果能够合理开发利用,将大大方便我国对南海海域行使主权。但由于岛礁大多远离大陆,且具有独特的地形地貌特征,使得岛礁地区附近的水动力特性较一般的海岸更为复杂,需要进行大量的实验和数值模拟加以研究。对于岛礁建设工程而言,有关强非线性波浪水动力特性的研究具有重要的现实意义,但目前针对极端波浪下的岛礁水动力特性的研究相对较少。本文采用理想化的岛礁地形,在水槽中开展了深水条件下的岛礁物理模型实验。实验采用波浪聚焦机制,通过造波机处产生的特殊波列,在岛礁斜坡位置产生波浪聚焦,从而生成一个波高较大的波浪,以此模拟真实情况下岛礁地区发生的极端波浪。实验中考虑了两种典型的岛礁地形,一种是常规的无礁冠的岛礁地形,另一种是带礁冠和泻湖结构的岛礁地形。在选择造波组次中运用控制变量法,考虑了聚焦波不同的组成波参数影响,共设计了40组实验工况。实验过程中采集的主要资料有岛礁区域的波高、流速历时曲线,以及地形末端直墙处的波压力和波浪爬高等。对实验结果进行分析,探讨了不同聚焦波幅、组成波谱、组成波频率等因素对聚焦波演化的影响,并总结了相关的物理规律。为...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 岛礁水动力数值模拟研究现状
1.4 本文的主要工作
2 岛礁物理模型实验
2.1 岛礁模型设计
2.2 实验设备布置
2.3 造波理论
2.4 波浪要素设计
2.5 实验过程
2.6 实验可靠性验证以及后处理方法
2.7 本章小结
3 非静压数值模型介绍
3.1 控制方程
3.2 数值离散
3.3 时间积分
3.4 空间离散与数值通量求解
3.5 边界条件
3.6 波浪破碎及动边界处理
3.7 本章小结
4 岛礁物理模型实验结果分析
4.1 聚焦波在岛礁地形传播演化典型过程
4.2 聚焦波幅对聚焦波传播形态的影响
4.3 组成波谱型对聚焦波传播形态的影响
4.4 组成波频率对聚焦波传播形态的影响
4.5 礁冠地形对聚焦波传播形态的影响
4.6 本章小结
5 非静压模型数值模拟
5.1 数值模型模拟聚焦波在平底水槽的传播
5.2 数值模型模拟聚焦波在无礁冠岛礁地形的传播
5.3 数值模型模拟聚焦波在有礁冠岛礁地形的传播
5.4 数值计算结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]直墙结构物对台礁礁坪上规则波传播特性的影响[J]. 朱干城,任冰,王永学,邱大洪. 中国科学:技术科学. 2019(08)
[2]岛礁海域的近岸水动力特性研究进展[J]. 孙家文,房克照,何栋彬,张振伟. 水道港口. 2018(04)
[3]聚焦波与超大型浮体作用的非线性数值模拟[J]. 程勇,嵇春艳,陆婷婷,翟钢军. 上海交通大学学报. 2017(07)
[4]岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报[J]. 田超,丁军,杨鹏. 船舶力学. 2014(11)
[5]南沙岛礁及周边港口可达性评价模型研究[J]. 石伟,苏奋振,周成虎,吴文周. 地理学报. 2014(10)
[6]潜礁上孤立波传播的数值模拟[J]. 房克照,刘忠波,唐军,邹志利,尹继伟. 哈尔滨工程大学学报. 2014(03)
[7]岛礁类型划分及可持续发展探讨[J]. 徐承德,冯守珍. 海岸工程. 2008(03)
[8]灾害性海浪危害及分布[J]. 许富祥,吴学军. 中国海事. 2007(04)
[9]三维极限波的产生方法及特性[J]. 柳淑学,洪起庸. 海洋学报(中文版). 2004(06)
[10]南沙群岛永暑礁上部向海坡地貌特征研究[J]. 于红兵,孙宗勋,毛庆文. 海洋通报. 1999(03)
博士论文
[1]二维聚焦波浪及其与直立圆柱作用的研究[D]. 孙一艳.大连理工大学 2010
[2]多向聚集极限波浪的模拟研究[D]. 李金宣.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]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[D]. 程书凤.大连理工大学 2018
[2]Boussinesq数值模型与非静压模型在岛礁水动力计算中的应用[D]. 何栋彬.大连理工大学 2017
[3]聚焦波浪与圆柱作用的数值模拟[D]. 武昕竹.大连理工大学 2015
[4]聚焦波与水流及结构物作用的数值模拟[D]. 卓晓玲.大连理工大学 2013
[5]聚焦波浪特性研究及其对直墙的作用[D]. 王岩.大连理工大学 2007
本文编号：3644418
【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 岛礁水动力数值模拟研究现状
1.4 本文的主要工作
2 岛礁物理模型实验
2.1 岛礁模型设计
2.2 实验设备布置
2.3 造波理论
2.4 波浪要素设计
2.5 实验过程
2.6 实验可靠性验证以及后处理方法
2.7 本章小结
3 非静压数值模型介绍
3.1 控制方程
3.2 数值离散
3.3 时间积分
3.4 空间离散与数值通量求解
3.5 边界条件
3.6 波浪破碎及动边界处理
3.7 本章小结
4 岛礁物理模型实验结果分析
4.1 聚焦波在岛礁地形传播演化典型过程
4.2 聚焦波幅对聚焦波传播形态的影响
4.3 组成波谱型对聚焦波传播形态的影响
4.4 组成波频率对聚焦波传播形态的影响
4.5 礁冠地形对聚焦波传播形态的影响
4.6 本章小结
5 非静压模型数值模拟
5.1 数值模型模拟聚焦波在平底水槽的传播
5.2 数值模型模拟聚焦波在无礁冠岛礁地形的传播
5.3 数值模型模拟聚焦波在有礁冠岛礁地形的传播
5.4 数值计算结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]直墙结构物对台礁礁坪上规则波传播特性的影响[J]. 朱干城,任冰,王永学,邱大洪. 中国科学:技术科学. 2019(08)
[2]岛礁海域的近岸水动力特性研究进展[J]. 孙家文,房克照,何栋彬,张振伟. 水道港口. 2018(04)
[3]聚焦波与超大型浮体作用的非线性数值模拟[J]. 程勇,嵇春艳,陆婷婷,翟钢军. 上海交通大学学报. 2017(07)
[4]岛礁波浪环境下浮式结构物的动响应预报[J]. 田超,丁军,杨鹏. 船舶力学. 2014(11)
[5]南沙岛礁及周边港口可达性评价模型研究[J]. 石伟,苏奋振,周成虎,吴文周. 地理学报. 2014(10)
[6]潜礁上孤立波传播的数值模拟[J]. 房克照,刘忠波,唐军,邹志利,尹继伟. 哈尔滨工程大学学报. 2014(03)
[7]岛礁类型划分及可持续发展探讨[J]. 徐承德,冯守珍. 海岸工程. 2008(03)
[8]灾害性海浪危害及分布[J]. 许富祥,吴学军. 中国海事. 2007(04)
[9]三维极限波的产生方法及特性[J]. 柳淑学,洪起庸. 海洋学报(中文版). 2004(06)
[10]南沙群岛永暑礁上部向海坡地貌特征研究[J]. 于红兵,孙宗勋,毛庆文. 海洋通报. 1999(03)
博士论文
[1]二维聚焦波浪及其与直立圆柱作用的研究[D]. 孙一艳.大连理工大学 2010
[2]多向聚集极限波浪的模拟研究[D]. 李金宣.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]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[D]. 程书凤.大连理工大学 2018
[2]Boussinesq数值模型与非静压模型在岛礁水动力计算中的应用[D]. 何栋彬.大连理工大学 2017
[3]聚焦波浪与圆柱作用的数值模拟[D]. 武昕竹.大连理工大学 2015
[4]聚焦波与水流及结构物作用的数值模拟[D]. 卓晓玲.大连理工大学 2013
[5]聚焦波浪特性研究及其对直墙的作用[D]. 王岩.大连理工大学 2007
本文编号：3644418
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