珊瑚礁地形的波浪非常復雜,礁坪破碎后的波浪對礁體、防波堤等影響很大。為了更好地了解珊瑚礁地形下規(guī)則波的傳播變形特征,文中基于雷諾平均的納維埃-斯托克斯方程建立了珊瑚礁地形上的波浪數(shù)學模型,其中湍流模型采用兩相的k-ω SST方程,數(shù)值模擬在OpenFOAM開源工具中進行。本模型通過文獻中的物理實驗數(shù)據(jù)進行驗證,分析了珊瑚礁地形上的波高、增水和波面形態(tài)變化,并與標準k-ω SST模型的結果進行比較,結果表明:文中模型能有效減輕自由表面附近過度產(chǎn)生的湍流動能,波高和增水的模擬結果相比標準k-ω SST模型的更加準確;波浪在珊瑚礁地形上破碎時破波區(qū)的湍流動能主要集中在波峰附近,波谷的湍流動能則很小;在湍流動能的影響下,模型在破碎點處的波高減小、減水增大,破碎后的波能耗散增大。文中波浪數(shù)學模型可應用于珊瑚礁工程設計的波浪計算中。 

【文章來源】：華南理工大學學報(自然科學版). 2020,48(06)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

數(shù)值模型計算區(qū)域和浪高儀位置

圖3分別是標準k-ω SST模型和兩相k-ω SST模型下斜坡上的湍流分布云圖,其中t/T為無量綱化時間。以41.5 s開始為例,兩種模型在破碎前的自由表面湍流動能分布有很大的差異。在波浪破碎位置上,兩相k-ω SST模型的波浪破碎前的湍流動能很小,破碎后的湍流動能從破波點開始急劇增大,在波峰前端位置形成具有較大湍流動能的區(qū)域。破碎后的湍流動能繼續(xù)向礁岸傳播,并在礁坪上的傳播過程中衰減。此外,在波浪破碎前,兩種模型在右端礁坪區(qū)域的湍流動能都比較大,這表明在下一個波浪發(fā)生破碎時,前一個波浪產(chǎn)生的湍流動能還未完全耗散。2.1.3 雷諾應力

標準k-ω SST模型和兩相k-ω SST模型下斜坡上的雷諾應力云圖(僅水體)

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3139633