發(fā)布時間：2017-12-13 17:24

  本文關鍵詞：應用Boussinesq方程模擬波浪在陡峭礁坪上的傳播特性

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【摘要】：我國是擁有眾多珊瑚礁的國家之一,近年來,人們在近海水域范圍內活動日益頻繁,比如在礁坪上建設大小型港口、捕撈魚類及進行景觀開發(fā)等,這就促進了珊瑚礁上建筑物的大量涌現。國內外很多學者越來越重視礁坪地形上波浪傳播特性的探討,并結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,目前關于礁坪上波浪傳播變形的數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,數值模擬波浪在陡峭礁坪上的傳播變形和破碎過程,擴展水動力學領域,為類似地形上波浪的傳播特性研究提供參考。論文主要內容如下：將模型模擬結果和前人的實驗結果及數值模擬結果作了對照,并將三者的平均波高和平均水面情況進行對比,分析結果發(fā)現數值模型結果與前人結果吻合良好。同時,在大連理工大學溢油水槽里進行了規(guī)則波在帶有瀉湖陡峭礁坪上的傳播實驗,得到的實驗結果同Funwave-TVD波浪模型數值模擬結果進行對比,結果吻合較好。以上驗證了Funwave-TVD數值模型對于波浪在陡峭礁坪上傳播特性問題進行研究的可行性。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。數值結果表明：對于深水情況下的陡峭礁坪地形,當波浪離開礁坪坡底的水平距離為4倍深水波長L0及更遠時,礁坪上的平均波高可降低至深水波高的0.2倍以下；同時波浪會產生增減水現象。本文利用經驗公式得到破碎后波高分布曲線,將數值模型的結果曲線與之進行對比發(fā)現：對于不同波浪要素,Γ和k的取值不同；但是如果Γ和k的取值合適,那么由經驗公式和Funwave-TVD波浪模型模擬得到的破碎后波高曲線就會吻合良好。利用數值模型模擬了在不同波浪要素下,水平段珊瑚礁上設置建筑物后的波浪增水現象。結果發(fā)現：當礁坪上建筑物坡底到珊瑚礁礁緣的距離L4=1m、2m和3m時,建筑物前的平均波高分布基本與L4=+∞(即沒有設置建筑物)時的一致,礁坪上建筑物前的波高不規(guī)則變化明顯增強。相對于沒有設置建筑物,當在珊瑚礁上設置建筑物后,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,增水值越來越大,增水現象更加明顯。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P731.22;P75

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本文編號：1285966