植被水域同向水流影响下规则波传播模拟研究

摘要

近岸植被能有效耗散波浪能量，起到消浪作用，缓解近岸波浪引发的海洋灾害。近岸水域通常波流共存，研究近岸植被水域水流影响下波浪的传播变形，具有十分重要的现实意义。近岸植被水域波浪的传播变形已有一些研究成果，但较少考虑植被水域水流影响下的波浪运动。本文采用物理模型实验和数值模拟的方法，以植被水域同向水流影响下规则波为研究对象，分析了不同入射波高、不同水流流速、不同水深对植被水域同向水流影响下规则波传播的影响。主要工作如下: （1）在实验室水槽中模拟同向水流影响下规则波经过植被水域的传播过程。基于植被区域沿程波高变化情况，分析植被水域同向水流影响下规则波的衰减规律，比较不同入射波高、不同水流流速对同向水流影响下规则波经过植被水域衰减程度的影响。结果表明随着入射波高的增加，同向水流影响下规则波在植被水域的衰减程度增加；水流流速较小时，同向水流影响下规则波在植被水域的衰减程度比无水流影响下规则波在植被水域的衰减程度稍小，随着水流流速的不断增加，同向水流影响下规则波在植被区域的衰减程度不断增大。 （2）基于Boussinesq方程建立适用于植被水域同向水流影响下规则波传播的数值模型，基于物理模型实验数据验证数值模型。 （3）基于构建的数值模型，模拟分析植被水域同向水流影响下规则波的传播特性，分析水流流速、入射波高、水深对植被水域同向水流影响下规则波衰减程度的影响。结果表明随着入射波高的增加，波高衰减增大；随着水深的增加，波高衰减减小；随着水流流速的增加，波高衰减呈现先减小后增大的趋势。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 研究方法及研究现状

1.3 本文工作

2 近岸植被水域同向水流影响下规则波传播实验研究

2.1 物理模型实验布置

2.2 植被水域同向水流影响下波浪传播实验

2.2.1 植被水域同向水流影响下规则波传播实验结果

2.2.2 入射波高对植被水域同向水流影响下规则波衰减的影响

2.2.3 水流流速对植被水域同向水流影响下规则波衰减的影响

2.3 本章小结

3.1 控制方程

3.2 数值模型

3.2.1 方程整理

3.2.2 模型求解

3.2.3 数值造波

3.2.4 植被耗散项

3.2.5 底摩擦

3.2.6 波浪破碎

3.2.7 边界条件和初始条件

3.2.8 数值滤波

3.3 本章小结

4 近岸植被水域同向水流影响下规则波传播的数值模拟研究

4.1 数值模型验证

4.1.1 同向水流环境中规则波传播的数值模拟验证

4.1.2 植被影响下同向水流环境中规则波传播的数值模拟验证

4.2 同向水流环境中规则波在植被水域传播的数值模拟分析

4.2.1 入射波高对植被水域同向水流影响下规则波传播的影响

4.2.2 水流流速对植被水域同向水流影响下规则波传播的影响

4.2.3 水深对植被水域同向水流影响下规则波传播的影响

4.3 本章小结

5 结论与展望

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书