双层Boussinesq模型非线性波浪模拟研究

摘要

高精度模拟波浪在潜堤上的传播演变过程,要求数学模型具有优良的色散性、变浅性和非线性。为了考察双层Boussinesq方程模型模拟强非线性问题的精度,针对1:4潜堤上非线性较强的非破碎波传播变形开展了数值模拟研究,并设计了物理模型试验,确定了强非线性工况。数值模型求解利用预报-校正的有限差分法,时间差分格式采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式。将计算得到的波面位移、波浪水平速度、垂向速度与对应的试验数据比较,两者的吻合程度较高,展示出双层Boussinesq方程模型具有优良的线性与非线性性能。根据模拟结果分析了潜堤浅水中的波高与水深比,范围在0.539~0.599,属于非破碎、强非线性波浪,这表明双层Boussinesq方程模型可以胜任不破碎强非线性波的模拟。