基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型

发布时间：2016-07-29 15:07

本文关键词：港域波浪数学模型的改进与验证，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2013年

李巧生

【摘要】：海岸地区人口密集,经济、文化、社会高度发达,多种水动力因素在这里相互作用。近岸海域波流场的分布不仅影响着海岸带的开发、利用和近海工程的建设,而且也是构成近岸复杂水环境的重要因素。为研究近岸波流场的分布规律,本文建立了基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型。首先,在四叉树网格下建立了近岸波浪椭圆型缓坡方程数值模型。运用有限体积法在控制体上离散模型,采用GPBiCG (m, n)迭代格式求解离散后的矩阵方程。采用近岸波浪传播的实验室试验算例对模型进行了验证,并进一步将该模型应用实际海域Acapulco Bay的波浪场数值模拟中。数值结果表明,本模型是一种高效、可靠且能够应用于实际海域的近岸波浪数值模型。其次,在同一套四叉树网格下建立了平面二维近岸波生流数值模型。模型中,由椭圆型缓坡方程中的波浪势函数等参量直接计算波对流的辐射应力,使得模型可以综合考虑波浪折射、绕射、反射等影响。模型采用有限体积法离散求解。将模型应用到人工岛周围的波生流模型实验和San Francisco海湾的Ocean Beach近岸波生流数值模拟中。数值结果表明,本模型是一种高效、可靠的波生流数值模型。本文建立的基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型可以根据波浪波长的变化动态地调整网格布局,生成多层次自适应四叉树网格,对复杂计算域有较好的适应性,计算效率高,且在方程的离散和求解过程中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项。计算结果表明,本文所建立的数值模型能够准确、高效的模拟近岸波浪和近岸流,可为近岸工程中波流场的预测提供一定的理论技术支持。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV139.2
【目录】：

下载全文更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 龚健雅;一种基于自然数的线性四叉树编码[J];测绘学报;1992年02期

2 肖乐斌,龚建华,谢传节;线性四叉树和线性八叉树邻域寻找的一种新算法[J];测绘学报;1998年03期

3 刘晓东,华祖林,赵玉萍;基于四叉树网格的Godunov型二维水流数值计算模式[J];河海大学学报(自然科学版);2002年06期

4 张东生,谢金赞,郑小平;灌河口沿岸流场的数值模拟[J];海洋与湖沼;1988年04期

5 潘军宁;左其华;王登婷;;港域波浪数学模型的改进与验证[J];海洋工程;2008年02期

6 唐宏,盛业华,杜培军;基于十进制Morton码的线性四叉树动态编码方法研究[J];江苏测绘;1999年03期

7 喻天罡,管长龙;近岸波浪折射-绕射-破波耗散联合模式的有限元数值研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2000年01期

8 李孟国;波生近岸流的数学模型研究[J];水道港口;2003年04期

9 包四林,西村,仁嗣;近岸波生流数值计算的一种新方法[J];海洋学报(中文版);2000年05期

10 张洪生,丁平兴,赵海虹;一般曲线坐标系下波浪传播的数值模拟[J];海洋学报(中文版);2003年01期

中国博士学位论文全文数据库前2条

1 唐军;近岸波浪场的缓坡模型数值模拟及波流场中污染物输运的研究[D];大连理工大学;2005年

2 李孟国;海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用[D];青岛海洋大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库前1条

1 邱兆山;有限体积法及其在近岸潮流计算中的应用研究[D];中国海洋大学;2003年

【共引文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 赵敬源;邱永亮;;地下建筑热工环境的数值分析研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期

2 郭大勇;关勇;贾洪明;张晓光;齐兵;;厚板坯连铸结晶器流场数值模拟[J];鞍钢技术;2006年01期

3 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座第十三讲连铸结晶器中钢液流动的研究[J];鞍钢技术;1998年06期

4 王培林，魏科，周士仁;布里兹曼法碲镉汞（Hg_（1－x）Cd_xTe）晶体生长过程热场的数值分析[J];半导体学报;1994年09期

5 王书义;;不可压缩流体三维流动的数值计算[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1992年02期

6 施斌;刘惠义;赵建平;年福纯;;虚拟场景中路径自动选择算法[J];兵工自动化;2011年07期

7 丁珏;陆中兵;翁培奋;;受限空间内新型抑爆装置爆炸抛撒水雾形成过程的研究[J];兵工学报;2007年11期

8 李杰;周彦煌;;复杂结构火箭发射药非稳态温度场的数值模拟[J];兵工学报;2008年01期

9 刘刚;周炳俊;安铭刚;杨国辉;;时态GIS理论及其数据模型初探[J];北京测绘;2007年04期

10 刘珩;陈南特;;电热温室土壤温度场计算[J];北京农业工程大学学报;1992年01期

中国重要会议论文全文数据库前10条

1 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程（CAE）技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年

2 高峰;李玉海;;三种侧送风方式下室内气流组织的数值模拟与分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年

3 张家忠;孙旭;雷鹏飞;;低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

4 栾辉宝;徐辉;陈黎;陶文铨;;FVM与LBM分区耦合模拟远场边界条件下的圆柱绕流[A];中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）论文集[C];2010年

5 黄娟;张志国;陈汝钢;方成跃;;船用径向滑动轴承油膜润滑的数值模拟[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年

6 曾和义;;网格质量对数值模拟的影响[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第3册）[C];2009年

7 邹琳江;翟笃棉;赵志民;邹得球;;气烧套筒石灰窑燃烧器的研究[A];第八届全国工业炉学术年会论文集[C];2011年

8 周惠敏;张浩;苍大强;白皓;王远成;方肇洪;张海涛;刘新华;王苗;程相利;赵立华;;蓄热体纳微米高辐射覆层对热风炉传热过程影响的数值模拟[A];2009年山东省炼铁学术交流会论文集[C];2009年

9 高峰;李玉海;;空调房间三种侧送风方式下室内气流组织的数值模拟与分析[A];山东土木建筑学会热能动力专业委员会第13届学术交流会论文集[C];2010年

10 张洪生;尤云祥;张军;;曲线坐标系下波浪传播数学模型的比较与验证[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年

中国博士学位论文全文数据库前10条

1 贾瑞生;矿山开采沉陷三维建模与可视化方法研究[D];山东科技大学;2010年

2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 顾璇;近地/海运动过程中的空气动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年

6 张敬;海岸、河口区三维近岸环流与物质输运数值研究[D];中国海洋大学;2010年

7 刘芬;注射成型过程中多相聚合物相形态演变的建模与模拟[D];华中科技大学;2010年

8 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年

9 黄钰期;基于场协同原理的车用冷却系统流动传热耦合分析与结构优化[D];浙江大学;2010年

10 韩书谟;1100kV GIS中SF6断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库前10条

1 张艳利;局部通风掘进工作面换热系数计算方法研究[D];河南理工大学;2010年

2 包金哲;煤化工气液固多相流管道磨蚀机理及仿真预测研究[D];浙江理工大学;2010年

3 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年

4 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年

5 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 舒春英;喷水推进泵流场数值模拟分析[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年

8 崔广云;LED彩色打印机内部温度场的数值计算[D];大连理工大学;2010年

9 刘海朋;带有自由表面流动的N-S方程的数值解法[D];大连理工大学;2010年

10 路畅;油井中磨料射流割缝固液两相流场的数值模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 宋松和,陈矛章;非结构三角形网格的一个 ENO 型有限体积方法[J];北京航空航天大学学报;1998年06期

2 ;Mathematical Models for Combined Refraction-Diffraction of Waves on Non-Uniform Current and Depth[J];China Ocean Engineering;1996年04期

3 ;High-Order Models of Nonlinear and Dispersive Wave in Water of Varying Depth with Arbitrary Sloping Bottom[J];China Ocean Engineering;1997年03期

4 ;Numerical Modeling on Suspended Sediment Transportation in the Hangzhou Bay[J];China Ocean Engineering;1998年01期

5 ;Wave-Current Propagation over a Frictional Topography[J];China Ocean Engineering;1998年04期

6 潘军宁 ,左其华 ,王红川;Efficient Numerical Solution of the Modified Mild-Slope Equation[J];China Ocean Engineering;2000年02期

7 郑永红 ,沈永明 ,邱大洪;New Numerical Scheme for Simulation of Hyperbolic Mild-Slope Equation[J];China Ocean Engineering;2001年02期

8 龚健雅;一种基于自然数的线性四叉树编码[J];测绘学报;1992年02期

9 夏军强,王光谦;剖面二维悬移质泥沙输移方程的分步解法[J];长江科学院院报;2000年02期

10 李孟国,王正林;瓯江口潮流数值模拟[J];长江科学院院报;2002年02期

中国博士学位论文全文数据库前2条

1 张洪生;近岸水域波浪传播的数学模型[D];华东师范大学;2002年

2 李孟国;海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用[D];青岛海洋大学;2002年

【相似文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 郝宇驰;陶建华;;用SWAN模型模拟近岸波破碎[J];港工技术;2007年01期

2 ;问题对对碰[J];科学大众(小学版);2009年09期

3 陶尧森;郭志兵;;近岸浅水破碎波能谱近似计算[J];海洋技术;1990年01期

4 张海文,陶建华;近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟[J];海洋学报(中文版);2000年01期

5 蒋德才,叶安乐;考虑底摩擦的波动折射绕射联合摸式的应用[J];海洋学报(中文版);1987年06期

6 刘百桥;海浪能量方向分布形式对近岸波折绕射计算的影响[J];海洋通报;1996年01期

7 文圣常;倾斜水底上波浪的传播与破碎(第一部分)[J];中国海洋大学学报(自然科学版);1964年01期

8 唐军;魏美芳;;非结构化网格下近岸波生流数值模拟[J];海洋学报(中文版);2010年06期

9 李陆平;吴秀杰;郭洪梅;田素珍;;海浪折射数值计算[J];海洋科学进展;1986年04期

10 ;《海洋通报》第15卷总目次[J];海洋通报;1996年06期

中国硕士学位论文全文数据库前3条

1 梁超;近岸波生流三维数值模拟[D];天津大学;2012年

2 高超;基于二阶全非线性Boussinesq方程的波浪及波生流模拟[D];大连理工大学;2010年

3 尹继伟;沙坝沟槽地形上裂流实验和数值模型研究[D];大连理工大学;2013年

中国知网广告投放