本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用Boussinesq方程模擬波浪在陡峭礁坪上的傳播特性

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【摘要】：我國(guó)是擁有眾多珊瑚礁的國(guó)家之一,近年來(lái),人們?cè)诮Ｋ蚍秶鷥?nèi)活動(dòng)日益頻繁,比如在礁坪上建設(shè)大小型港口、捕撈魚類及進(jìn)行景觀開發(fā)等,這就促進(jìn)了珊瑚礁上建筑物的大量涌現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者越來(lái)越重視礁坪地形上波浪傳播特性的探討,并結(jié)合不同的方法作了深入研究,使得這方面的理論日益完善。但是,目前關(guān)于礁坪上波浪傳播變形的數(shù)值模擬工作大都局限于坡度較緩的情況。本文的主要工作是利用基于二階完全非線性Boussinesq方程開發(fā)的Funwave-TVD波浪模型,數(shù)值模擬波浪在陡峭礁坪上的傳播變形和破碎過(guò)程,擴(kuò)展水動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域,為類似地形上波浪的傳播特性研究提供參考。論文主要內(nèi)容如下：將模型模擬結(jié)果和前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)值模擬結(jié)果作了對(duì)照,并將三者的平均波高和平均水面情況進(jìn)行對(duì)比,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)數(shù)值模型結(jié)果與前人結(jié)果吻合良好。同時(shí),在大連理工大學(xué)溢油水槽里進(jìn)行了規(guī)則波在帶有瀉湖陡峭礁坪上的傳播實(shí)驗(yàn),得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同F(xiàn)unwave-TVD波浪模型數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果吻合較好。以上驗(yàn)證了Funwave-TVD數(shù)值模型對(duì)于波浪在陡峭礁坪上傳播特性問(wèn)題進(jìn)行研究的可行性。利用該模型模擬了不同波浪要素、不同坡比及不同水深的情況下,波浪在陡峭礁坪上的傳播,得到了平均波高圖和平均水面圖。數(shù)值結(jié)果表明：對(duì)于深水情況下的陡峭礁坪地形,當(dāng)波浪離開礁坪坡底的水平距離為4倍深水波長(zhǎng)L0及更遠(yuǎn)時(shí),礁坪上的平均波高可降低至深水波高的0.2倍以下；同時(shí)波浪會(huì)產(chǎn)生增減水現(xiàn)象。本文利用經(jīng)驗(yàn)公式得到破碎后波高分布曲線,將數(shù)值模型的結(jié)果曲線與之進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：對(duì)于不同波浪要素,Γ和k的取值不同；但是如果Γ和k的取值合適,那么由經(jīng)驗(yàn)公式和Funwave-TVD波浪模型模擬得到的破碎后波高曲線就會(huì)吻合良好。利用數(shù)值模型模擬了在不同波浪要素下,水平段珊瑚礁上設(shè)置建筑物后的波浪增水現(xiàn)象。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)礁坪上建筑物坡底到珊瑚礁礁緣的距離L4=1m、2m和3m時(shí),建筑物前的平均波高分布基本與L4=+∞(即沒有設(shè)置建筑物)時(shí)的一致,礁坪上建筑物前的波高不規(guī)則變化明顯增強(qiáng)。相對(duì)于沒有設(shè)置建筑物,當(dāng)在珊瑚礁上設(shè)置建筑物后,波浪發(fā)生了更為明顯的增水；隨著建筑物的遠(yuǎn)離,增水值由小變大,但是最大增水值基本一致；隨著波高和周期的增大,增水值越來(lái)越大,增水現(xiàn)象更加明顯。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P731.22;P75

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本文編號(hào)：1285966