近岸海流會受到海浪的影響，而流場和水位的改變也會反過來影響海浪，因此在對近岸海浪和環(huán)流進行數(shù)值模擬時，考慮浪-流相互作用，將海浪模式與海流模式耦合計算，比單獨運行一個模式能得到更準(zhǔn)確的模擬結(jié)果。然而，對浪-流耦合物理機制的研究還并不成熟，耦合模型在波生流和風(fēng)暴潮模擬方面的應(yīng)用，也有待繼續(xù)研究。在浪-流耦合研究中，輻射應(yīng)力是一個重要的物理機制，它反映了波浪運動產(chǎn)生的剩余動量通量，其垂向積分的形式被廣泛應(yīng)用在求解波浪增水、裂流等方面。近年來有眾多學(xué)者開始研究輻射應(yīng)力的垂向分布結(jié)構(gòu)，并提出了各自的理論，然而這些理論之間存在較大差異，對這些理論缺乏客觀的比較與評價。為了比較現(xiàn)有的輻射應(yīng)力理論，本研究利用計算流體動力學(xué)軟件ANSYS FLUENT建立數(shù)值水槽，模擬波浪在水槽中的運動，并利用軟件輸出的水質(zhì)點速度和壓強數(shù)據(jù)計算垂向積分的輻射應(yīng)力，計算結(jié)果與利用Longuet-Higgins&Stewart（1964）理論計算的結(jié)果接近。利用水槽數(shù)據(jù)計算輻射應(yīng)力的垂向分布，發(fā)現(xiàn)輻射應(yīng)力在波峰至波谷區(qū)域存在一個極大值，當(dāng)把該區(qū)域的輻射應(yīng)力積分為一個表層應(yīng)力時，發(fā)現(xiàn)其與表層以下的輻射應(yīng)力不連續(xù)；通... 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

數(shù)值水槽示意圖

圖 2-2 計算區(qū)域網(wǎng)格劃分.3. 入射波參數(shù)設(shè)置本實驗中采用波高為 0.5 m、周期為 3.25 s、波長為 16 m 的單頻波動作為入射波，在數(shù)槽的左端入口處，設(shè)置入射波邊界條件，以模擬波動在水槽中的傳播情況。.4. 其他設(shè)置計算中采用標(biāo)準(zhǔn) k- 湍流模型，采用 VOF 方法計算水-氣兩相的界面，采用邊界造波法、動量源消波法消波。數(shù)值水槽中的流體包括水-氣兩相。在計算開始時刻（t = 0），水槽 z = 0~d 區(qū)域內(nèi)的體積函數(shù)設(shè)為 1，即認(rèn)為該區(qū)域初始條件下為水相，z = d 以上的區(qū)域內(nèi)函數(shù)設(shè)為 0，認(rèn)為該區(qū)域初始條件下為氣相。整個計算區(qū)域內(nèi)的初始速度均為 0。計算時長為 0.02s，一共計算 70 秒鐘。

近岸浪-流耦合物理機制及其應(yīng)用研究好的將左端傳來的波動吸收掉，并沒有形成反射。圖 2-4 顯示了 26 s 時水槽內(nèi)水質(zhì)點的速度矢量分布，可以看出水槽末端消波區(qū)域的水質(zhì)點速度基本為 0，說明消波段將波動的能量全部吸收，并沒有形成反射，驗證了消波區(qū)的有效性。圖 2-5 顯示了 26 s 時水槽內(nèi)由于波浪運動而導(dǎo)致的水體壓強分布，同樣可以看出消波段的有效性。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3026155