發(fā)布時(shí)間：2017-09-26 00:24

  本文關(guān)鍵詞：規(guī)則波與不規(guī)則波的海堤越浪數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 越浪 數(shù)值波浪水槽 規(guī)則波 不規(guī)則波 Flow-3D

【摘要】：傳統(tǒng)的海堤研究方法以實(shí)驗(yàn)為主,通過(guò)物理波浪水槽,修改不同的海堤斷面型式,對(duì)比不同海堤斷面越浪效果,能夠取得相當(dāng)?shù)某尚�。但是物模�?shí)驗(yàn)成本較大,各種工況和海堤型式錯(cuò)綜復(fù)雜,需要耗費(fèi)大量人力物力,以及大量時(shí)間。近年來(lái),計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)有了長(zhǎng)足發(fā)展,數(shù)值模擬方法被廣泛地應(yīng)用于海堤越浪研究中。本文應(yīng)用成熟的計(jì)算流體力學(xué)軟件Flow-3D,基于RANS方程,采用VOF法處理自由表面追蹤問(wèn)題,以RNG k-ε模型模擬紊流,并使用孔隙結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行消波的方法來(lái)建立數(shù)值波浪水槽。通過(guò)不同的參數(shù)組合,成功建立具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的規(guī)則波二維、三維數(shù)值波浪水槽以及不規(guī)則波三維數(shù)值波浪水槽。通過(guò)波面對(duì)比,海浪譜對(duì)比以及加入橢圓淺灘的算例驗(yàn)證建立數(shù)值波浪水槽有效性。結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果和理論值或者實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值基本吻合,表明本文建立的數(shù)值波浪水槽可以應(yīng)用于海堤越浪數(shù)值模擬工作。針對(duì)廣東省水科院開展的不規(guī)則波在復(fù)式海堤上越浪的物理模型試驗(yàn),利用本文建立的不規(guī)則波三維數(shù)值水槽,進(jìn)行探究不同型式海堤上不同工況的越浪量工作。從下坡陡、上坡陡和中間平臺(tái)長(zhǎng)度評(píng)估影響海堤擋水性能的因素。經(jīng)過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)模擬的三維不規(guī)則波與海堤相互作用較為準(zhǔn)確。另外還發(fā)現(xiàn),堤前水深相對(duì)較大時(shí),越浪隨著陡墻坡比增加而顯著增加。越浪數(shù)值模擬還詳細(xì)探究了規(guī)則波和不規(guī)則波越浪過(guò)程的流場(chǎng)分布特征,深入分析越浪過(guò)程流場(chǎng)分布變化。模擬結(jié)果表明,本文所使用的方法在海堤越浪數(shù)值模擬上有著較高的實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：越浪 數(shù)值波浪水槽 規(guī)則波 不規(guī)則波 Flow-3D
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV139.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 研究背景和意義10-15
• 1.2 波浪理論簡(jiǎn)介15-19
• 1.2.1 規(guī)則波簡(jiǎn)介16-18
• 1.2.2 不規(guī)則波理論簡(jiǎn)介18-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外海堤越浪的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展19-21
• 1.4 數(shù)值波浪水槽與海堤越浪數(shù)值模擬研究進(jìn)展21-24
• 1.5 本文主要工作24-26
• 第二章 基于Flow-3D的波浪數(shù)值模擬方法26-42
• 2.1 Flow-3D網(wǎng)格特征26-27
• 2.2 波浪運(yùn)動(dòng)模型27-28
• 2.3 紊流模型28-30
• 2.4 邊界條件30-33
• 2.4.1 造波邊界30-32
• 2.4.2 自由出流邊界32-33
• 2.4.3 自由表面邊界33
• 2.4.4 其他邊界條件33
• 2.5 自由表面處理方法33-36
• 2.6 方程離散方法36-39
• 2.7 GMRES算法求解離散方程39-41
• 2.8 本章小結(jié)41-42
• 第三章 基于Flow-3D的波浪數(shù)值模擬水槽的建立42-51
• 3.1 數(shù)值水槽幾何和網(wǎng)格劃分42-43
• 3.2 邊界條件43
• 3.3 初始條件43-44
• 3.4 消波處理方法44-45
• 3.4.1 Forchheimer飽和阻力模型45
• 3.4.2 消波介質(zhì)參數(shù)及外形幾何確定的說(shuō)明45
• 3.5 數(shù)值水槽造波效果分析45-47
• 3.6 三維橢圓淺灘波浪折射和繞射模擬47-50
• 3.7 本章小結(jié)50-51
• 第四章 規(guī)則波海堤越浪數(shù)值模擬51-60
• 4.1 模型概況51-52
• 4.2 模型建立過(guò)程52
• 4.3 越浪模擬及越浪過(guò)程分析52-56
• 4.4 結(jié)果對(duì)比分析56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 不規(guī)則波復(fù)式海堤越浪數(shù)值模擬探索60-79
• 5.1 不規(guī)則波造波方法60-62
• 5.1.1 Pierson-Moskowitz（P-M）譜不規(guī)則波造波方法61
• 5.1.2 JONSWAP譜不規(guī)則波造波方法61-62
• 5.1.3 自定義波浪譜62
• 5.2 復(fù)雜斷面海堤越浪模型試驗(yàn)62-64
• 5.2.1 物理模型實(shí)驗(yàn)及其簡(jiǎn)介62
• 5.2.2 物理模型實(shí)驗(yàn)水槽構(gòu)造62-63
• 5.2.3 海堤斷面型式63-64
• 5.3 復(fù)雜斷面海堤越浪數(shù)值模擬方案64-67
• 5.3.1 不規(guī)則波數(shù)值水槽64-66
• 5.3.2 不規(guī)則波波浪水槽越浪過(guò)程66-67
• 5.4 結(jié)果對(duì)比分析方法67
• 5.5 復(fù)式斷面海堤越浪過(guò)程流場(chǎng)分析67-75
• 5.6 越浪量與物模實(shí)測(cè)值對(duì)比分析75-77
• 5.7 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果87-88
• 致謝88-90
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見90

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