珊瑚礁地形的波浪非常復(fù)雜,礁坪破碎后的波浪對(duì)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(xué)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(jìn)行。本模型通過文獻(xiàn)中的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)k-ω SST模型的結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)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(dòng)能,波高和增水的模擬結(jié)果相比標(biāo)準(zhǔn)k-ω SST模型的更加準(zhǔn)確;波浪在珊瑚礁地形上破碎時(shí)破波區(qū)的湍流動(dòng)能主要集中在波峰附近,波谷的湍流動(dòng)能則很小;在湍流動(dòng)能的影響下,模型在破碎點(diǎn)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(xué)模型可應(yīng)用于珊瑚礁工程設(shè)計(jì)的波浪計(jì)算中。 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,48(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

數(shù)值模型計(jì)算區(qū)域和浪高儀位置

圖3分別是標(biāo)準(zhǔn)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(wú)量綱化時(shí)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(dòng)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(dòng)能很小,破碎后的湍流動(dòng)能從破波點(diǎn)開始急劇增大,在波峰前端位置形成具有較大湍流動(dòng)能的區(qū)域。破碎后的湍流動(dòng)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(dòng)能都比較大,這表明在下一個(gè)波浪發(fā)生破碎時(shí),前一個(gè)波浪產(chǎn)生的湍流動(dòng)能還未完全耗散。2.1.3 雷諾應(yīng)力

標(biāo)準(zhǔn)k-ω SST模型和兩相k-ω SST模型下斜坡上的雷諾應(yīng)力云圖(僅水體)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3139633