【摘要】：珊瑚島礁波浪水動力特性研究對于珊瑚礁工程建設具有重要的意義。珊瑚島礁地形的獨特性使其水動力特性不同于一般的海岸,較一般海岸的水動力學特性更為復雜;其地形獨特性主要體現(xiàn)在陡峭的礁前斜坡、水深很淺的礁坪以及較大的床面粗糙度。本文針對垂向二維理想化島礁地形,建立了一種適用于島礁波浪水動力計算的多層非靜壓波浪傳播數(shù)學模型并展開了相關的數(shù)值試驗研究。該模型以?坐標系下二維不可壓縮歐拉方程作為控制方程,假定自由表面為水平坐標的單值函數(shù);控制方程采用有限體積法和有限差分法的混合格式進行離散;速度變量定義在網(wǎng)格中心,動壓力定義在網(wǎng)格邊界處的交錯網(wǎng)格布置方式;時間積分采用兩步預估校正格式;動量方程采用高階Godunov性質的有限體積法進行求解;界面處通量的求解采用二階中心迎風格式;由于模型具有間斷捕捉能力,其將波浪破碎處理為間斷不需要額外參數(shù)的引入;干濕邊界采用薄體水層法處理。利用該模型實施了一系列的數(shù)值試驗。孤立波在平底水槽長距離傳播驗證了模型數(shù)值格式離散的正確性,孤立波在均勻斜坡傳播變形的數(shù)值試驗驗證了模型模擬孤立波破碎和爬坡的能力,其后用該模型模擬了孤立波在島礁地形的傳播變形,系統(tǒng)地分析了孤立波在島礁地形傳播過程中的波面變化,流場分布以及島礁地形參數(shù)對孤立波在礁坪后方斜坡爬高的影響。規(guī)則波在淺堤上傳播變形驗證了該模型具有較強的模擬波浪非線性和色散性的能力,規(guī)則波在均勻斜坡上傳播破碎的數(shù)值試驗驗證了該模型準確的模擬規(guī)則波破碎的能力,其后用該模型模擬規(guī)則波在島礁地形上傳播變形的過程,較系統(tǒng)地分析了規(guī)則波在島礁地形上傳播時的波面頻譜變化,波高衰減與波浪增減水,流場分布以及島礁地形參數(shù)對波高衰減與波浪增減水的影響。模擬了不規(guī)則波在礁坪地形上的傳播。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P731.22;P75

【參考文獻】

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本文編號：2769035