近岸海流會(huì)受到海浪的影響，而流場(chǎng)和水位的改變也會(huì)反過(guò)來(lái)影響海浪，因此在對(duì)近岸海浪和環(huán)流進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，考慮浪-流相互作用，將海浪模式與海流模式耦合計(jì)算，比單獨(dú)運(yùn)行一個(gè)模式能得到更準(zhǔn)確的模擬結(jié)果。然而，對(duì)浪-流耦合物理機(jī)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(gè)重要的物理機(jī)制，它反映了波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的剩余動(dòng)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(lái)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(duì)這些理論缺乏客觀的比較與評(píng)價(jià)。為了比較現(xiàn)有的輻射應(yīng)力理論，本研究利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件ANSYS FLUENT建立數(shù)值水槽，模擬波浪在水槽中的運(yùn)動(dòng)，并利用軟件輸出的水質(zhì)點(diǎn)速度和壓強(qiáng)數(shù)據(jù)計(jì)算垂向積分的輻射應(yīng)力，計(jì)算結(jié)果與利用Longuet-Higgins&Stewart（1964）理論計(jì)算的結(jié)果接近。利用水槽數(shù)據(jù)計(jì)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(gè)極大值，當(dāng)把該區(qū)域的輻射應(yīng)力積分為一個(gè)表層應(yīng)力時(shí)，發(fā)現(xiàn)其與表層以下的輻射應(yīng)力不連續(xù)；通... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)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(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

數(shù)值水槽示意圖

圖 2-2 計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格劃分.3. 入射波參數(shù)設(shè)置本實(shí)驗(yàn)中采用波高為 0.5 m、周期為 3.25 s、波長(zhǎng)為 16 m 的單頻波動(dòng)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(dòng)在水槽中的傳播情況。.4. 其他設(shè)置計(jì)算中采用標(biāo)準(zhǔn) k- 湍流模型，采用 VOF 方法計(jì)算水-氣兩相的界面，采用邊界造波法、動(dòng)量源消波法消波。數(shù)值水槽中的流體包括水-氣兩相。在計(jì)算開始時(shí)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(gè)計(jì)算區(qū)域內(nèi)的初始速度均為 0。計(jì)算時(shí)長(zhǎng)為 0.02s，一共計(jì)算 70 秒鐘。

近岸浪-流耦合物理機(jī)制及其應(yīng)用研究好的將左端傳來(lái)的波動(dòng)吸收掉，并沒(méi)有形成反射。圖 2-4 顯示了 26 s 時(shí)水槽內(nèi)水質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)速度基本為 0，說(shuō)明消波段將波動(dòng)的能量全部吸收，并沒(méi)有形成反射，驗(yàn)證了消波區(qū)的有效性。圖 2-5 顯示了 26 s 時(shí)水槽內(nèi)由于波浪運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的水體壓強(qiáng)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(hào)：3026155