在近岸波浪相關(guān)問(wèn)題研究中,波浪的增水現(xiàn)象和低頻波浪運(yùn)動(dòng)引起的共振現(xiàn)象,均對(duì)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(shí)輻射應(yīng)力變化也是低頻波浪的驅(qū)動(dòng)力和重要影響因素。本文的目的是針對(duì)目前應(yīng)用理論分析和部分?jǐn)?shù)值計(jì)算方法很難獲取較為準(zhǔn)確的近岸波浪速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布的問(wèn)題,采用基于CFD方法進(jìn)行數(shù)值模擬,探究近岸波浪沿程輻射應(yīng)力變化及其對(duì)波浪增減水的影響。并進(jìn)行珊瑚礁地形上波浪變形運(yùn)動(dòng)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(lái)驗(yàn)證計(jì)算方法的準(zhǔn)確性,進(jìn)而計(jì)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(jì)算完整計(jì)算域內(nèi)的波浪輻射應(yīng)力值。波浪在近岸地形上傳播時(shí),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(shì),當(dāng)波浪產(chǎn)生破碎后,其值開(kāi)始減小,當(dāng)波浪出現(xiàn)反變淺作用時(shí),輻射應(yīng)力又會(huì)呈增大趨勢(shì)。同時(shí)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(duì)波浪增減水的影響趨勢(shì)與波浪增減水方程符合良好。然后,探... 

【文章來(lái)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

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

海洋中波浪能量隨頻率變化簡(jiǎn)圖

改變也會(huì)引發(fā)礁坪上平均水流的產(chǎn)生，即波生流[11]。同時(shí)波浪破碎后釋放的一部分約束長(zhǎng)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(lái)，我國(guó)逐步加大對(duì)南海海域的開(kāi)發(fā)，開(kāi)展了眾多珊瑚島礁挖掘項(xiàng)目和填礁造陸等工程，那么如何安全有效的推動(dòng)此類工程建設(shè)得到進(jìn)一步發(fā)展是我國(guó)面臨的迫在眉睫的問(wèn)題，研究珊瑚礁地形上波浪的傳播，尤其是低頻波浪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)于珊瑚礁工程的建設(shè)和維護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義。圖1.3我國(guó)南海某島礁圖Fig.1.3AreefintheSouthChinaSea1.2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1.珊瑚礁地形水動(dòng)力研究現(xiàn)狀波浪珊瑚礁地形上傳播變形的水動(dòng)力現(xiàn)象極其復(fù)雜，一直以來(lái)也是眾多學(xué)者重點(diǎn)研究的問(wèn)題，研究方法主要有現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、物理模型實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬等。由于島礁區(qū)域一般位于距離大陸較遠(yuǎn)的海域，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)耗時(shí)耗力，難度大且風(fēng)險(xiǎn)也較大，因此當(dāng)前情況下，研究珊瑚礁問(wèn)題的主要手段還是應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)及數(shù)值水槽實(shí)驗(yàn)。Yao等[12]針對(duì)波浪在岸礁上傳播導(dǎo)致的波高變化及波浪增水問(wèn)題通過(guò)建立基于一維完全非線性Boussinesq數(shù)值模型進(jìn)行探討；任冰等[13]通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)探究了礁坪上波浪增水高度與礁坪淹沒(méi)水深和入射波浪參數(shù)等的變化規(guī)律；Quiroga和Cheung[14]通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(cè)的壓力場(chǎng)，然后根據(jù)連續(xù)性方程進(jìn)行修正，但不同之處是PISO算法除了進(jìn)行預(yù)測(cè)、修正之外，在計(jì)算步驟中再次添加了一個(gè)修正步來(lái)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)水槽應(yīng)用造波機(jī)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(xiàn)】：
期刊論文
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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



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