為研究波浪聚焦特性,分析極端波浪的產(chǎn)生機(jī)理,采用非靜壓模型通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)波浪聚焦的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)研究。本文采用SWASH非靜壓波浪模型,模型垂向均勻分三層以保證足夠的色散精度以及非線性精度來(lái)高效準(zhǔn)確的模擬波浪在變化地形上的傳播。研究發(fā)現(xiàn)在最大波浪未發(fā)生破碎時(shí),波浪在半圓形凸起斜坡淺灘上傳播,波浪聚焦是波高增大的最主要原因。初始kR（波數(shù)與淺灘半徑乘積）值對(duì)波浪在該地形上的聚焦特性有著重要影響。初始kR越大,最大波高位置距聚焦地形坡腳的距離越遠(yuǎn)。當(dāng)kR在1.4π～4.05π之間時(shí),隨著kR的減小,最大相對(duì)波高先增大后減小,當(dāng)kR=2.45π時(shí),最大相對(duì)波高達(dá)到極大值,可達(dá)2.48倍初始波高。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,50(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

數(shù)值模擬波面與理論波面對(duì)比(x=10L0)

準(zhǔn)確模擬波浪的傳播除色散性以外另一個(gè)重要影響因素為非線性。本節(jié)采用SWASH模型模擬波浪在橢圓形淺灘地形上的傳播過(guò)程,通過(guò)比較淺灘附近的波高變化驗(yàn)證SWASH模型的非線性模擬精度。實(shí)驗(yàn)地形采用Vincent和Briggs[12]的實(shí)驗(yàn)地形(見圖2),橢圓形淺灘中心坐標(biāo)為x=6.10 m,y=13.72 m,地形及水深具體參數(shù)見Vincent和Briggs[12]。波浪由左側(cè)正向入射,入射波周期T=1.3 s,波高H=5.5 cm,計(jì)算域取25 m×30 m,由于波浪主要傳播方向?yàn)閤方向,考慮到計(jì)算效率,計(jì)算網(wǎng)格沿x方向較密,y方向較稀疏,網(wǎng)格尺寸為0.05 m×0.1 m,計(jì)算區(qū)域末端設(shè)置5 m海綿層,用來(lái)吸收波浪能以模擬開邊界。垂向均勻分三層,模擬時(shí)長(zhǎng)78 s。為驗(yàn)證SWASH模型模擬準(zhǔn)確性,選取波高變化較明顯的截面3、截面5和截面7上的波高分布與Vincent實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)上跨零點(diǎn)法統(tǒng)計(jì)數(shù)值模擬中截面處均方根波高值,與Vincent和Briggs[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖3所示,圖中縱坐標(biāo)為均方根波高與入射波高的比值,實(shí)線為SWASH模擬結(jié)果,空心圓圈為Vincent實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖可以看出數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

為驗(yàn)證SWASH模型模擬準(zhǔn)確性,選取波高變化較明顯的截面3、截面5和截面7上的波高分布與Vincent實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)上跨零點(diǎn)法統(tǒng)計(jì)數(shù)值模擬中截面處均方根波高值,與Vincent和Briggs[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖3所示,圖中縱坐標(biāo)為均方根波高與入射波高的比值,實(shí)線為SWASH模擬結(jié)果,空心圓圈為Vincent實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖可以看出數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。2 數(shù)值模擬結(jié)果與討論


本文編號(hào)：3113903