近岸波浪变形数值模拟及破波带沿岸流计算

摘要

波浪变形预报及波浪破碎引起的近岸区流场问题一直是海岸动力学的重要课题。沿岸流是伴随波浪破碎在近岸水域中出现的周期平均水流运动现象，对近岸水域泥沙运动、污染物的输移、海岸线的演变以及近岸水工建筑物的荷载计算均有着十分重要的意义。因此对沿岸流计算方法的研究不但具有很高的理论意义，而且具有直接工程意义。 本文首先回顾了Boussinesq方程的发展过程及现状，对各种基于Boussinesq方程的破碎模型进行了分类，总结了运用数值模型进行沿岸流计算的研究成果。然后，论文探讨了一种基于完全非线性Boussinesq方程的波浪破碎模型在沿岸流计算中的应用问题。针对控制方程中的完全非线性项对沿岸流成长过程的影响进行了深入讨论。数学模型计算结果表明，完全非线性项有使平均流局部化的作用；通过数模实验还发现，垂向高阶涡度项可以有效抑制破波区外回流；运用Visscr[37]的实验室沿岸流实测资料从沿岸流速度、波高和平均水位几方面对所提模型进行了验证，并给出了紊动参数的计算结果；将Longuet-Higgins 的沿岸流解析公式计算结果和物理模型结果进行了对比。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.2有关工作的回顾和现状评述

1.3本文的主要工作

第二章 波浪变形及破碎数值模型

2.1概述

2.2基本方程的推导

2.3源函数造波

2.4二阶涡度项

2.5底部摩阻项

2.6波浪破碎模型的理论模式

2.7 Subgrid紊动混合项

2.8边界条件

2.9数值滤波

第三章 模型的求解方法及实现

3.1概述

3.2模型的差分格式及求解

3.3程序的实现

第四章 不同方法在沿岸流计算中的应用

4.1物模和数模实验的基本条件及区域设置

4.2沿岸流解析公式的讨论

4.3沿岸流的数模计算

4.4本章小结

第五章 结束语

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢