淺水非線性波模型的若干基礎(chǔ)問題研究.pdf

1、海岸工程大多在淺水地區(qū),淺水區(qū)波浪的非線性強(qiáng),形式比較復(fù)雜,因此,近岸淺水波的傳播和變形的數(shù)值模擬難度較大,也是海岸工程及離岸工程的設(shè)計(jì)、施工和管理中的重要內(nèi)容.本文對(duì)淺水非線性波模型的若干基礎(chǔ)問題進(jìn)行研究. 淺水波主要分為色散波和長波.對(duì)于色散波本文研究了基于Boussinesq方程的動(dòng)邊界處理,波浪破碎等問題.本文系統(tǒng)地分析評(píng)價(jià)了目前Boussinesq類方程的研究進(jìn)展,介紹了各種基于.Boussinesq方程的波浪破碎模型

2、.本文采用Madsen和Sorensen(1992)得出的弱非線性的一維Boussinesq方程為基本控制方程,模型中采用了高精度緊致差分格式離散方程；為處理動(dòng)邊界,采用了"窄縫法",并對(duì)窄縫參數(shù)的選擇進(jìn)行了優(yōu)化；同時(shí),分別用能量耗散模型、湍流模型和水滾模型對(duì)波浪爬坡破碎過程進(jìn)行數(shù)值模擬,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證并進(jìn)行分析比較,各個(gè)破碎模型能夠很好的模擬孤立波在爬坡過程中波前逐漸變陡,破碎后波形不斷衰減的現(xiàn)象,波浪傳播到陸地上,窄縫內(nèi)的波能

3、夠繼續(xù)傳播.對(duì)于本文所采用的方程,用能量耗散模型得到的計(jì)算結(jié)果與物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,效果好于湍流模型和水滾模型.數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明本文數(shù)學(xué)模型具有較好的色散性和較小的耗散性,域內(nèi)源項(xiàng)造波和邊界處理效果都很好,對(duì)于動(dòng)邊界的處理和破碎的模擬也較令人滿意. 本文同時(shí)對(duì)一維、二維長波運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行了研究,建立了以長波運(yùn)動(dòng)方程和對(duì)流擴(kuò)散方程為基礎(chǔ)的水流、水質(zhì)模型,并通過驗(yàn)證,結(jié)果表明本文的模型是可靠的. 運(yùn)用水流、水質(zhì)模型對(duì)永定新河河口