波浪场中弧面潜堤与矩形潜堤的涡流结构

摘要

为研究椭圆余弦波越过矩形潜堤和弧面潜堤过程中涡流结构的演变,基于纳维尔-斯托克斯方程构建了三维数值波浪水槽,构造了孔隙消波斜坡吸收堤后透射波能,减小端部反射,提高了数值波浪的模拟精度,探讨了孔隙率对消波效果的影响.捕捉了一个周期内不同相位的速度场和涡量场,分析了弧面潜堤与矩形潜堤的流体分离和涡流泻放规律.结果表明:对于具有相同高度的弧面潜堤与矩形潜堤,前者的流体分离点更靠近堤背,且形成的涡流强度更大,移动、拉伸、消散更为迅速,预示其透浪波能的损耗更大.