【摘要】：珊瑚島礁波浪水動力特性研究對于珊瑚礁工程建設(shè)具有重要的意義。珊瑚島礁地形的獨(dú)特性使其水動力特性不同于一般的海岸,較一般海岸的水動力學(xué)特性更為復(fù)雜;其地形獨(dú)特性主要體現(xiàn)在陡峭的礁前斜坡、水深很淺的礁坪以及較大的床面粗糙度。本文針對垂向二維理想化島礁地形,建立了一種適用于島礁波浪水動力計算的多層非靜壓波浪傳播數(shù)學(xué)模型并展開了相關(guān)的數(shù)值試驗(yàn)研究。該模型以?坐標(biāo)系下二維不可壓縮歐拉方程作為控制方程,假定自由表面為水平坐標(biāo)的單值函數(shù);控制方程采用有限體積法和有限差分法的混合格式進(jìn)行離散;速度變量定義在網(wǎng)格中心,動壓力定義在網(wǎng)格邊界處的交錯網(wǎng)格布置方式;時間積分采用兩步預(yù)估校正格式;動量方程采用高階Godunov性質(zhì)的有限體積法進(jìn)行求解;界面處通量的求解采用二階中心迎風(fēng)格式;由于模型具有間斷捕捉能力,其將波浪破碎處理為間斷不需要額外參數(shù)的引入;干濕邊界采用薄體水層法處理。利用該模型實(shí)施了一系列的數(shù)值試驗(yàn)。孤立波在平底水槽長距離傳播驗(yàn)證了模型數(shù)值格式離散的正確性,孤立波在均勻斜坡傳播變形的數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證了模型模擬孤立波破碎和爬坡的能力,其后用該模型模擬了孤立波在島礁地形的傳播變形,系統(tǒng)地分析了孤立波在島礁地形傳播過程中的波面變化,流場分布以及島礁地形參數(shù)對孤立波在礁坪后方斜坡爬高的影響。規(guī)則波在淺堤上傳播變形驗(yàn)證了該模型具有較強(qiáng)的模擬波浪非線性和色散性的能力,規(guī)則波在均勻斜坡上傳播破碎的數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型準(zhǔn)確的模擬規(guī)則波破碎的能力,其后用該模型模擬規(guī)則波在島礁地形上傳播變形的過程,較系統(tǒng)地分析了規(guī)則波在島礁地形上傳播時的波面頻譜變化,波高衰減與波浪增減水,流場分布以及島礁地形參數(shù)對波高衰減與波浪增減水的影響。模擬了不規(guī)則波在礁坪地形上的傳播。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P731.22;P75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2769035