【摘要】：潛堤是最常見的近岸防護(hù)物，用于減弱外海波浪，保護(hù)海灘和岸上設(shè)施及建筑物。由于近岸波浪復(fù)雜多變，增加了對(duì)近岸波浪數(shù)值模擬的難度，使得波浪與潛堤相互作用的數(shù)值模擬精度不高，無法達(dá)到工程應(yīng)用程度，因此，精確地模擬波浪與潛堤相互作用一直是海岸工程領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。本文研究利用物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究，來驗(yàn)證所建立的數(shù)值水槽能否精確模擬波浪與潛堤相互作用。 物理模型試驗(yàn)在中國海洋大學(xué)海工實(shí)驗(yàn)室的水槽中進(jìn)行波浪與潛堤相互作用的斷面試驗(yàn)，物理模型對(duì)象是梯形潛堤，波浪類型為規(guī)則波和不規(guī)則波兩種。利用波高儀采集波高數(shù)據(jù)，流速儀率定加流時(shí)流速。 數(shù)值模擬采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件Flow-3D，基于求解連續(xù)性方程和不可壓縮粘性流體運(yùn)動(dòng)的Navier-Stokes方程，結(jié)合RNGκ-ε湍流模型，采用VOF法進(jìn)行自由表面追蹤，建立二維數(shù)值波浪水槽。在已有的Outflow出流邊界的基礎(chǔ)上，結(jié)合多孔介質(zhì)以及變步長法進(jìn)行末端消波。 通過物理模型試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證，優(yōu)化調(diào)整多孔介質(zhì)孔隙直徑和變步長網(wǎng)格步長，獲得優(yōu)化消波效果的二維數(shù)值波浪水槽。在數(shù)值波浪水槽中添加潛堤模型，模擬波浪在潛堤上的傳播過程，數(shù)值模擬與物理模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。特別指出，非線性作用較強(qiáng)的堤頂部分的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，說明本次研究所建立的Flow-3D數(shù)值波浪水槽能夠較好的模擬波浪與潛堤的相互作用。 通過本次研究，在結(jié)合多孔介質(zhì)和等差變步長網(wǎng)格法進(jìn)行消波時(shí)，孔隙直徑0.3m，等差值0.05m的組合在所有研究組合中消波效果最好。進(jìn)一步數(shù)值模擬研究表明，潛堤坡度對(duì)潛堤透射系數(shù)影響很�。划�(dāng)加流流速從-0.1m/s變化到0.3m/s時(shí)，潛堤透射系數(shù)先增大后減小，在流速為零時(shí)達(dá)到最大；潛堤透射系數(shù)隨堤頂相對(duì)高程的增加而增大，隨波浪周期的增加而減小。
【圖文】：

目的與意義岸線總長度 3.2 萬公里，瀕臨渤海、黃海、東海、南海四大海線 1.8 萬公里，島嶼海岸線 1.4 萬公里，沿海地區(qū)一直是我國但隨著沿海地區(qū)發(fā)展以及全球氣候變暖，海岸線的侵蝕問題也沿海重要設(shè)施以及海灘免受潮、浪影響，建設(shè)了各種各樣的海較常見的一種。潛堤泛指整體沒入水中的海堤，由于潛堤整體海岸線整體外貌造成影響，且修建成本相對(duì)較低，因此在海岸應(yīng)用。從工程的角度講，潛堤等海洋建筑物都建立在近岸水域海浪極富變化，因此，研究波浪在近岸結(jié)構(gòu)物周圍的演變規(guī)律構(gòu)物本身以保灘促淤，都具有更為重要環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

沿海重要設(shè)施以及海灘免受潮、浪影響，建設(shè)了各種各樣的海較常見的一種。潛堤泛指整體沒入水中的海堤，由于潛堤整體海岸線整體外貌造成影響，且修建成本相對(duì)較低，因此在海岸應(yīng)用。從工程的角度講，潛堤等海洋建筑物都建立在近岸水域海浪極富變化，因此，，研究波浪在近岸結(jié)構(gòu)物周圍的演變規(guī)律構(gòu)物本身以保灘促淤，都具有更為重要環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。圖 1-1 海灘前的潛堤
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TV139.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2546600