基于物模实验的浅水波浪谱模型源项的研究

发布时间：2023-04-22 06:40

　　由第三代海浪模型WAM改进而来的SWAN模型在推算近岸区的海浪要素时有十分广泛的应用,它可以进行从实验室到大陆架海尺度的波浪生成和传播的计算。SWAN模型在近岸浅水区的模拟精度较高是因其增加了变浅诱导的破碎项和三波相互作用项。由于SWAN在大范围海浪生成和耗散的模拟中作用源项过多,导致很难单独细致的分析这两个源项对模拟过程的影响。因此本文基于物理过程较为简单、变浅破碎和三波相互作用起主要影响的浅水斜坡地形的波浪传播破碎实验,将SWAN模型的模拟结果与实测的有效波高、谱平均周期、海浪谱等结果进行对比,深入分析了这两个源项设置分别对SWAN模型数值计算结果的影响。首先,本文基于SWAN模式,结合物理模型实验地形和不规则波入射工况设置,采用直接输入初始测点的实测海浪谱进行造波,建立了能合理模拟波浪浅化破碎的一维SWAN模型。其次,本文在SWAN模型中将三波相互作用和浅化破碎项设置为默认的算法,并同实测的有效波高、谱平均周期和海浪谱进行了对比。对比研究发现,有效波高的模拟结果基本可以反映出实测破碎过程中的波高增长和衰减,破碎参数的设置是影响其结果的关键因素。本文通过分析给出了破碎参数为常数时适...

【文章页数】：81 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 波浪数值模型研究进展
        1.2.1 SWAN模型研究进展
        1.2.2 Boussinesq方程数学模型研究进展
    1.3 本文主要工作及研究方法
2 波浪数值模型
    2.1 SWAN模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 模型源汇项的处理
        2.1.3 数值方法
    2.2 Boussinesq数值模型
        2.2.1 二参数Boussinesq方程
        2.2.2 数值离散方法
        2.2.3 边界条件
    2.3 本章小结
3 浅水地形实验室尺度波浪数值模型的建立
    3.1 物理模型试验简介
        3.1.1 试验地形及布置
        3.1.2 试验具体工况
    3.2 SWAN数值模型的建立
        3.2.1 网格划分和造波方法
        3.2.2 源项设置以及模型验证
    3.3 Boussinesq方程数值模型的建立
        3.3.1 一维数值模型
        3.3.2 波浪破碎的引入
        3.3.3 网格的划分和参数设置
        3.3.4 模型的验证
    3.4 本章小结
4 SWAN模型实验室尺度模拟及源项影响分析
    4.1 波浪特征参数的比较
        4.1.1 有效波高的对比结果
        4.1.2 谱平均周期的对比结果
        4.1.3 沿程频谱的对比结果
    4.2 SWAN浅化破碎项的影响
        4.2.1 破碎耗散能量的比较
        4.2.2 破碎参数的影响
        4.2.3 新型方案的验证
    4.3 SWAN三波相互作用项的影响
        4.3.1 三波对能量再分配的影响
        4.3.2 参数设置对模拟结果的影响
    4.4 本章小结
5 两种模型对浅水破碎波模拟能力的对比
    5.1 波浪特征参数的比较
        5.1.1 有效波高的对比结果
        5.1.2 谱平均周期的对比结果
        5.1.3 沿程频谱的对比结果
    5.2 破碎项对Boussinesq方程模型结果的影响
    5.3 本章小结
结论
    研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3797120