淺水非線性波模型的若干基礎問題研究.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,形式比較復雜,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計、施工和管理中的重要內容.本文對淺水非線性波模型的若干基礎問題進行研究. 淺水波主要分為色散波和長波.對于色散波本文研究了基于Boussinesq方程的動邊界處理,波浪破碎等問題.本文系統(tǒng)地分析評價了目前Boussinesq類方程的研究進展,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；為處理動邊界,采用了"窄縫法",并對窄縫參數(shù)的選擇進行了優(yōu)化；同時,分別用能量耗散模型、湍流模型和水滾模型對波浪爬坡破碎過程進行數(shù)值模擬,通過實驗數(shù)據加以驗證并進行分析比較,各個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,窄縫內的波能

3、夠繼續(xù)傳播.對于本文所采用的方程,用能量耗散模型得到的計算結果與物理實驗結果基本一致,效果好于湍流模型和水滾模型.數(shù)值實驗表明本文數(shù)學模型具有較好的色散性和較小的耗散性,域內源項造波和邊界處理效果都很好,對于動邊界的處理和破碎的模擬也較令人滿意. 本文同時對一維、二維長波運動方程進行了研究,建立了以長波運動方程和對流擴散方程為基礎的水流、水質模型,并通過驗證,結果表明本文的模型是可靠的. 運用水流、水質模型對永定新河河口