基于Boussinesq方程的海岸水域波浪传播的数值模拟研究

摘要

在港口工程的设计施工和海岸的动力研究中，波浪是重要的影响因素之一。它对码头高程和构筑物强度的设计都会产生重要的意义；同时，波浪作用对岸滩的长期演变作用更是不容忽视。因此，对波浪的精确模拟具有特别重要的意义。由于水深的变浅，地形的变化及构筑物的影响，波浪传至近岸区域和港池内以后会产生浅化，折射，绕射，反射等一系列的复杂变化。 自从1872年Boussinesq提出Boussinesq方程后，它就成为备受推崇的模拟波浪综合作用的模型，经过百余年的发展，世界各国学者不断改进方程的非线性和色散性，提出了一系列扩展的Boussinesq类方程。 本文选择Shaiffer和Madsen于1995年给出的方程进行研究，详细讨论了其频散特性，并分析了一维差分格式的稳定性。为了便于工程应用，在通过一系列比较和筛选之后，采用预估-校正方法编制了其二维模型的计算程序。结合工程应用，模拟了单突堤，双突堤和岛堤等条件下的波浪传播综合作用。从数值计算结果看，该模型能够较好地模拟波浪的综合作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章海岸动力概述

第一节海岸工程概述

第二节海岸动力要素

第三节数值技术

第四节本文的主要工作

第二章BOUSSINESQ方程的历史发展和文献回顾

第一节BOUSSINESQ方程的发展

第二节关于BOUSSINESQ方程的文献回顾

第三章离散格式及稳定性分析

第一节一维差分方程格式及稳定性分析

第二节二维差分格式暨模型的给出

第四章计算程序的结构及代表地形上波浪传播模拟

第一节计算程序结构

第二节代表地形上波浪传播的模拟

第五章结论及展望

参考文献

致谢

原创性声明