發(fā)布時間：2021-12-27 19:09

　　在近岸波浪相關(guān)問題研究中,波浪的增水現(xiàn)象和低頻波浪運動引起的共振現(xiàn)象,均對沿岸工程建設(shè)有著重要的影響,而輻射應(yīng)力理論可以很好的解釋波浪增減水和沿岸波生流的現(xiàn)象,同時輻射應(yīng)力變化也是低頻波浪的驅(qū)動力和重要影響因素。本文的目的是針對目前應(yīng)用理論分析和部分?jǐn)?shù)值計算方法很難獲取較為準(zhǔn)確的近岸波浪速度場和壓力場分布的問題,采用基于CFD方法進行數(shù)值模擬,探究近岸波浪沿程輻射應(yīng)力變化及其對波浪增減水的影響。并進行珊瑚礁地形上波浪變形運動及低頻波浪生成的探討。本文首先利用OpenFOAM數(shù)值模擬線性波浪在平底地形下輻射應(yīng)力的變化結(jié)果來驗證計算方法的準(zhǔn)確性,進而計算了有波浪破碎情況下潛堤地形、斜坡地形和珊瑚礁地形上規(guī)則波的輻射應(yīng)力和波浪增減水變化情況。研究結(jié)果表明,本文所用數(shù)值模型可以較好的計算完整計算域內(nèi)的波浪輻射應(yīng)力值。波浪在近岸地形上傳播時,輻射應(yīng)力在平底處均呈現(xiàn)出較穩(wěn)定的狀態(tài),在斜坡上,其值呈增大的趨勢,當(dāng)波浪產(chǎn)生破碎后,其值開始減小,當(dāng)波浪出現(xiàn)反變淺作用時,輻射應(yīng)力又會呈增大趨勢。同時輻射應(yīng)力值受波幅變化影響較為敏感,且輻射應(yīng)力沿程變化對波浪增減水的影響趨勢與波浪增減水方程符合良好。然后,探... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

海洋中波浪能量隨頻率變化簡圖

改變也會引發(fā)礁坪上平均水流的產(chǎn)生，即波生流[11]。同時波浪破碎后釋放的一部分約束長波，即低頻波浪（低頻波浪）將繼續(xù)向岸傳播，很容易在半封閉的礁坪上發(fā)生共振現(xiàn)象，造成海岸附近低頻波浪的放大效應(yīng)，加劇了珊瑚礁沿岸地帶洪澇災(zāi)害的發(fā)生。近年來，我國逐步加大對南海海域的開發(fā)，開展了眾多珊瑚島礁挖掘項目和填礁造陸等工程，那么如何安全有效的推動此類工程建設(shè)得到進一步發(fā)展是我國面臨的迫在眉睫的問題，研究珊瑚礁地形上波浪的傳播，尤其是低頻波浪的運動規(guī)律對于珊瑚礁工程的建設(shè)和維護具有重要的指導(dǎo)意義。圖1.3我國南海某島礁圖Fig.1.3AreefintheSouthChinaSea1.2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1.珊瑚礁地形水動力研究現(xiàn)狀波浪珊瑚礁地形上傳播變形的水動力現(xiàn)象極其復(fù)雜，一直以來也是眾多學(xué)者重點研究的問題，研究方法主要有現(xiàn)場觀測、物理模型實驗及數(shù)值模擬等。由于島礁區(qū)域一般位于距離大陸較遠的海域，現(xiàn)場觀測耗時耗力，難度大且風(fēng)險也較大，因此當(dāng)前情況下，研究珊瑚礁問題的主要手段還是應(yīng)用物理實驗及數(shù)值水槽實驗。Yao等[12]針對波浪在岸礁上傳播導(dǎo)致的波高變化及波浪增水問題通過建立基于一維完全非線性Boussinesq數(shù)值模型進行探討；任冰等[13]通過物理實驗探究了礁坪上波浪增水高度與礁坪淹沒水深和入射波浪參數(shù)等的變化規(guī)律；Quiroga和Cheung[14]通過實驗探究了島礁地形下底床的粗

10圖2.1SIMPLE算法流程圖Fig.2.1FlowchartofSIMPLEalgorithm（2）PISO算法PISO（PressureImplicitwithSplittingofOperators）算法,即壓力隱式算子分割法，它的前兩步算法與SIMPLE相同，都是先給出預(yù)測的壓力場，然后根據(jù)連續(xù)性方程進行修正，但不同之處是PISO算法除了進行預(yù)測、修正之外，在計算步驟中再次添加了一個修正步來加快算法的收斂速度。2.1.3.邊界條件數(shù)值水槽的邊界設(shè)定與實驗水槽大體相同，如圖2.2所示，均含有入流邊界，出流邊界，底床邊界，大氣邊界和側(cè)壁邊界，不同的是實驗水槽應(yīng)用造波機產(chǎn)生波浪，而本文中的數(shù)值水槽采用速度入口法在數(shù)值水槽的入口產(chǎn)生波浪。圖2.2數(shù)值水槽邊界示意圖Fig.2.2Diagramofnumericalflumeboundary

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不規(guī)則波在岸礁地形增水變化規(guī)律試驗[J]. 李紹武,胡傳越,柳葉.  水科學(xué)進展. 2019(04)
[2]基于Open FOAM的淺灘波浪破碎區(qū)氣液兩相流耦合模擬[J]. 張陳浩,鄭茜.  水運工程. 2018(11)
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[7]一種波浪增減水的數(shù)值研究方法[J]. 溫秀媛,馬小舟,董國海,許建武.  中國水運(下半月). 2009(06)
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博士論文
[1]近岸低頻波浪的Boussinesq模擬[D]. 馬小舟.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3552558