由第三代海浪模型WAM改進而來的SWAN模型在推算近岸區(qū)的海浪要素時有十分廣泛的應用,它可以進行從實驗室到大陸架海尺度的波浪生成和傳播的計算。SWAN模型在近岸淺水區(qū)的模擬精度較高是因其增加了變淺誘導的破碎項和三波相互作用項。由于SWAN在大范圍海浪生成和耗散的模擬中作用源項過多,導致很難單獨細致的分析這兩個源項對模擬過程的影響。因此本文基于物理過程較為簡單、變淺破碎和三波相互作用起主要影響的淺水斜坡地形的波浪傳播破碎實驗,將SWAN模型的模擬結(jié)果與實測的有效波高、譜平均周期、海浪譜等結(jié)果進行對比,深入分析了這兩個源項設置分別對SWAN模型數(shù)值計算結(jié)果的影響。首先,本文基于SWAN模式,結(jié)合物理模型實驗地形和不規(guī)則波入射工況設置,采用直接輸入初始測點的實測海浪譜進行造波,建立了能合理模擬波浪淺化破碎的一維SWAN模型。其次,本文在SWAN模型中將三波相互作用和淺化破碎項設置為默認的算法,并同實測的有效波高、譜平均周期和海浪譜進行了對比。對比研究發(fā)現(xiàn),有效波高的模擬結(jié)果基本可以反映出實測破碎過程中的波高增長和衰減,破碎參數(shù)的設置是影響其結(jié)果的關鍵因素。本文通過分析給出了破碎參數(shù)為常數(shù)時適...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 波浪數(shù)值模型研究進展
        1.2.1 SWAN模型研究進展
        1.2.2 Boussinesq方程數(shù)學模型研究進展
    1.3 本文主要工作及研究方法
2 波浪數(shù)值模型
    2.1 SWAN模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 模型源匯項的處理
        2.1.3 數(shù)值方法
    2.2 Boussinesq數(shù)值模型
        2.2.1 二參數(shù)Boussinesq方程
        2.2.2 數(shù)值離散方法
        2.2.3 邊界條件
    2.3 本章小結(jié)
3 淺水地形實驗室尺度波浪數(shù)值模型的建立
    3.1 物理模型試驗簡介
        3.1.1 試驗地形及布置
        3.1.2 試驗具體工況
    3.2 SWAN數(shù)值模型的建立
        3.2.1 網(wǎng)格劃分和造波方法
        3.2.2 源項設置以及模型驗證
    3.3 Boussinesq方程數(shù)值模型的建立
        3.3.1 一維數(shù)值模型
        3.3.2 波浪破碎的引入
        3.3.3 網(wǎng)格的劃分和參數(shù)設置
        3.3.4 模型的驗證
    3.4 本章小結(jié)
4 SWAN模型實驗室尺度模擬及源項影響分析
    4.1 波浪特征參數(shù)的比較
        4.1.1 有效波高的對比結(jié)果
        4.1.2 譜平均周期的對比結(jié)果
        4.1.3 沿程頻譜的對比結(jié)果
    4.2 SWAN淺化破碎項的影響
        4.2.1 破碎耗散能量的比較
        4.2.2 破碎參數(shù)的影響
        4.2.3 新型方案的驗證
    4.3 SWAN三波相互作用項的影響
        4.3.1 三波對能量再分配的影響
        4.3.2 參數(shù)設置對模擬結(jié)果的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 兩種模型對淺水破碎波模擬能力的對比
    5.1 波浪特征參數(shù)的比較
        5.1.1 有效波高的對比結(jié)果
        5.1.2 譜平均周期的對比結(jié)果
        5.1.3 沿程頻譜的對比結(jié)果
    5.2 破碎項對Boussinesq方程模型結(jié)果的影響
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
    研究展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3797120