本文關(guān)鍵詞：港域波浪數(shù)學(xué)模型的改進與驗證，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2013年

基于四叉樹網(wǎng)格的近岸波浪及波生流數(shù)值模型

李巧生  

【摘要】：海岸地區(qū)人口密集,經(jīng)濟、文化、社會高度發(fā)達,多種水動力因素在這里相互作用。近岸海域波流場的分布不僅影響著海岸帶的開發(fā)、利用和近海工程的建設(shè),而且也是構(gòu)成近岸復(fù)雜水環(huán)境的重要因素。為研究近岸波流場的分布規(guī)律,本文建立了基于四叉樹網(wǎng)格的近岸波浪及波生流數(shù)值模型。 首先,在四叉樹網(wǎng)格下建立了近岸波浪橢圓型緩坡方程數(shù)值模型。運用有限體積法在控制體上離散模型,采用GPBiCG (m, n)迭代格式求解離散后的矩陣方程。采用近岸波浪傳播的實驗室試驗算例對模型進行了驗證,并進一步將該模型應(yīng)用實際海域Acapulco Bay的波浪場數(shù)值模擬中。數(shù)值結(jié)果表明,本模型是一種高效、可靠且能夠應(yīng)用于實際海域的近岸波浪數(shù)值模型。 其次,在同一套四叉樹網(wǎng)格下建立了平面二維近岸波生流數(shù)值模型。模型中,由橢圓型緩坡方程中的波浪勢函數(shù)等參量直接計算波對流的輻射應(yīng)力,使得模型可以綜合考慮波浪折射、繞射、反射等影響。模型采用有限體積法離散求解。將模型應(yīng)用到人工島周圍的波生流模型實驗和San Francisco海灣的Ocean Beach近岸波生流數(shù)值模擬中。數(shù)值結(jié)果表明,本模型是一種高效、可靠的波生流數(shù)值模型。 本文建立的基于四叉樹網(wǎng)格的近岸波浪及波生流數(shù)值模型可以根據(jù)波浪波長的變化動態(tài)地調(diào)整網(wǎng)格布局,生成多層次自適應(yīng)四叉樹網(wǎng)格,對復(fù)雜計算域有較好的適應(yīng)性,計算效率高,且在方程的離散和求解過程中無需引入形函數(shù)、不產(chǎn)生復(fù)雜的交叉項。計算結(jié)果表明,本文所建立的數(shù)值模型能夠準確、高效的模擬近岸波浪和近岸流,可為近岸工程中波流場的預(yù)測提供一定的理論技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】：
【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】：2013
【分類號】：TV139.2
【目錄】：

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