本文關(guān)鍵詞：基于質(zhì)量源造波法的階梯式海堤波浪爬高研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)海岸景觀的要求越來越高,在要求盡可能地降低海堤堤頂高度的同時(shí),也希望海堤在設(shè)計(jì)上趨向于具有親水性緩坡型式,藉此提高海洋對(duì)游人的親和力。然而降低堤頂?shù)母叨葧?huì)使波浪溯升產(chǎn)生越浪的現(xiàn)象,所以有必要采取一定的消浪措施來減小波浪爬高,從而降低海堤高度。階梯式海堤作為斜坡堤的一種特殊結(jié)構(gòu)型式,具有較好的消浪效果,其設(shè)計(jì)上多為親水性緩坡型式,這種型式能夠滿足親水性海岸休閑空間的規(guī)劃需求,符合人們?nèi)找嫣嵘木坝^環(huán)保意識(shí)。目前,雖然在沿海地區(qū)已經(jīng)建立有不少的的階梯式海堤,但對(duì)其波浪爬高規(guī)律的研究還較少�；诖�,本文首次將質(zhì)量源造波方法應(yīng)用到階梯式海堤波浪爬高研究中,完成了以下幾個(gè)方面的研究工作：首先,介紹了海堤的作用、研究階梯式海堤波浪爬高的重要性以及國(guó)內(nèi)外近些年來對(duì)海堤波浪爬高這一熱點(diǎn)問題的研究進(jìn)展。在此前提下,基于Stokes波質(zhì)量源函數(shù),采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT,通過其接口UDF,利用C語言程序?qū)ΧAStokes波質(zhì)量源函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行編譯,在數(shù)值分析中實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量源造波以及多孔介質(zhì)消波。經(jīng)過驗(yàn)證,本文基于質(zhì)量源造波方法與阻尼消波法結(jié)合建立的二維波浪水槽能夠保證數(shù)值水槽工作區(qū)的波浪場(chǎng)質(zhì)量,而且波形平穩(wěn),重復(fù)性比較好,可以保證長(zhǎng)歷時(shí)波長(zhǎng)穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上,建立與物理模型試驗(yàn)相似的數(shù)值波浪水槽模型模擬了階梯式海堤的波浪爬高過程,通過將模擬爬高值與物理試驗(yàn)所得的爬高值對(duì)比,驗(yàn)證了依據(jù)質(zhì)量源造波方法建立的數(shù)值波浪水槽模擬階梯式海堤爬高的可行性和合理性。最后,對(duì)不同工況以及不同階梯式海堤結(jié)構(gòu)方案下的波浪爬高進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,系統(tǒng)分析了堤前水深、海堤坡度、臺(tái)階高度以及來波波坦這些因素對(duì)階梯式海堤波浪爬高的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：(1)在本文選取的堤前水深范圍內(nèi),在各種外坡坡度情況下,階梯式海堤波浪爬高R均隨著海堤堤前水深d的增加而逐漸減少,而且基本是呈線性變化的。當(dāng)?shù)糖八钆c波坦的比值d/L=0.133～0.6時(shí),波浪爬高是隨著d/L的增加而減少的；且當(dāng)d/L=0.133～0.3時(shí),d/L對(duì)波浪爬高R影響比較強(qiáng)烈,而當(dāng)d/L0.3時(shí),d/L對(duì)波浪爬高R的影響有所減弱。(2)與平面式海堤一樣,階梯式海堤波浪爬高隨著坡度的變緩?fù)瑯映尸F(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。但是,相對(duì)于平面式海堤來說,階梯式海堤的波浪爬高峰值出現(xiàn)在坡度較陡時(shí)。而且階梯式海堤波浪爬高相對(duì)平面斜坡式海堤而言具有明顯的折減效果,但是隨著海堤坡度的變緩,折減效果有減弱的趨勢(shì)。(3)在同一海堤外坡坡度、波坦的條件下,海堤波浪爬高隨著海堤臺(tái)階高度增大有先減少后增大的趨勢(shì)。(4)當(dāng)海堤坡度較陡、堤前出現(xiàn)立波形態(tài)時(shí),波浪爬高值隨著波坦的增大而減小；隨著海堤坡度變緩、堤前出現(xiàn)激波、卷波形態(tài)時(shí),波浪爬高值隨著波坦的增大而增大。
【關(guān)鍵詞】：階梯式海堤 數(shù)值波浪水槽 質(zhì)量源造波法 非線性波浪 波浪爬高
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV139.2;U656.314
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 階梯式海堤概述11-12
• 1.2 海堤波浪爬高的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 數(shù)值波浪水槽的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容及總體思路15-16
• 第2章 波浪水槽數(shù)值模擬基本理論16-28
• 2.1 前言16
• 2.2 水波運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型16-19
• 2.2.1 不可壓縮無粘性流體運(yùn)動(dòng)的基本方程組16-17
• 2.2.2 不可壓縮粘性流體運(yùn)動(dòng)的基本方程組17
• 2.2.3 水波運(yùn)動(dòng)的勢(shì)流理論17-18
• 2.2.4 水波理論的邊界條件18-19
• 2.2.5 水波理論的初始條件19
• 2.3 水波的分類和相應(yīng)的波浪理論19-22
• 2.4 湍流模型22-24
• 2.4.1 雷諾平均N-S方程組(RANS)的模型22
• 2.4.2 RNG κ-ε模型湍流模型22-24
• 2.5 自由表面追蹤方法—VOF方法24-25
• 2.5.1 OF方法概述24
• 2.5.2 F函數(shù)24
• 2.5.3 VOF方法在FLUENT軟件中的求解原理24-25
• 2.6 求解方法25-27
• 2.7 FLUENT求解流動(dòng)問題的步驟27
• 2.8 小結(jié)27-28
• 第3章 數(shù)值波浪水槽的建立與驗(yàn)證28-48
• 3.1 前言28
• 3.2 源造波理論28-31
• 3.2.1 控制方程28-29
• 3.2.2 質(zhì)量源項(xiàng)表達(dá)式29-30
• 3.2.3 消波段處理30-31
• 3.3 利用源造波法生成二階Stokes波31-33
• 3.3.1 波浪水槽數(shù)值模型的建立31
• 3.3.2 波浪水槽數(shù)值模型網(wǎng)格劃分31-32
• 3.3.3 計(jì)算參數(shù)的設(shè)置32-33
• 3.3.4 造波源的位置確定33
• 3.4 數(shù)值波浪水槽的模擬結(jié)果分析33-39
• 3.4.1 造波區(qū)域頂端到自由水面的距離e對(duì)所要造波的波形的影響分析33-38
• 3.4.2 質(zhì)量源造波方法的可行性驗(yàn)證38-39
• 3.5 階梯式海堤爬高的數(shù)值模型可行性驗(yàn)證39-47
• 3.5.1 模型的建立39-40
• 3.5.2 網(wǎng)格的劃分40-41
• 3.5.3 計(jì)算參數(shù)的設(shè)置41-42
• 3.5.4 數(shù)值結(jié)果分析42-47
• 3.6 小結(jié)47-48
• 第4章 階梯式海堤爬高的特性研究48-76
• 4.1 前言48-49
• 4.2 研究方案的選取49-51
• 4.2.1 波浪要素的選取49-50
• 4.2.2 階梯式海堤數(shù)值模型設(shè)計(jì)參數(shù)選取50-51
• 4.3 階梯式海堤爬高數(shù)值模擬51-54
• 4.3.1 階梯式海堤與波浪作用的數(shù)值模型水槽的建立52-53
• 4.3.2 階梯式海堤與波浪作用的數(shù)值模型水槽網(wǎng)格劃分53-54
• 4.3.3 計(jì)算參數(shù)的設(shè)置54
• 4.4 階梯式海堤爬高數(shù)值模擬結(jié)果分析54-75
• 4.4.1 堤前水深對(duì)階梯式海堤波浪爬高的影響54-59
• 4.4.2 海堤外坡坡度對(duì)波浪爬高的影響59-67
• 4.4.3 階梯式海堤臺(tái)階高度對(duì)爬高的影響67-72
• 4.4.4 波坦對(duì)階梯式海堤波浪爬高的影響72-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第5章 結(jié)論與展望76-78
• 5.1 結(jié)論76-77
• 5.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 附錄81-98
• 致謝98-99
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文99

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張志偉;劉建軍;;各種湍流模型在FLUENT中的應(yīng)用[J];河北水利;2008年10期

2 劉加海,楊永全,張洪雨,李剛;二維數(shù)值水槽波浪生成過程及波浪形態(tài)分析[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2004年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高山;二維數(shù)值波浪水槽模式的建立和應(yīng)用及浪流相互作用研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2003年

  本文關(guān)鍵詞：基于質(zhì)量源造波法的階梯式海堤波浪爬高研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：297510