斜坡堤波浪爬高的数值研究

发布时间：2024-03-31 02:03

　　波浪在堤防上的爬高是确定防波堤堤顶高程和结构形式非常重要的参数之一,波浪爬高的确定是护岸和防波堤工程可行性研究和设计中的一项重要工作。传统的波浪爬高研究方法以实验为主,通过波浪水槽、造波机造波、构建不同结构面形式的斜坡堤来模拟波浪爬高。但物理试验会花费大量人力、物力和时间,同时物理试验使用的波浪多为规则波与随机波,对非线性波浪的试验研究较少。随着计算机技术的飞速发展,使用数值模拟方法研究波浪爬高已逐渐成为当今的研究热点。因此,建立可靠有效的数值波浪水槽来分析波浪爬高是十分有意义的。本文基于k-?湍流模型和VOF法追踪自由表面,采用边界条件法造波,使用海绵层阻尼法进行消波。创建了三维数值波浪水槽及波浪爬高模型,数值生成不同类型的波浪,并模拟不同类型波浪在斜坡堤上的爬高过程。对波浪在不同形式护面上的爬高精度及规范计算公式精度进行评估。论文的主要工作与结论如下:1、通过波面、波谱比较对本文建立的数值波浪水槽进行有效性验证。结果表明,数值模拟生成的线性波、斯托克斯波、椭圆余弦波、孤立波以及随机波均和波浪理论值基本吻合,表明本文建立的数值波浪水槽在波浪的生成、传播以及消波的模拟具有一定的精确性与...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1不同波浪波能分布图

图2-1不同波浪波能分布图表面张力波的周期最短，波能也很小，风是它的主要扰动力，它的恢复力是表面张，因此叫做表面张立波。1~30s的波浪位于重力波区，主要干扰力是风力，重力是它恢复力。风暴或地震引起的波浪为长周期波。风暴潮是由于气压下降从而引起的水面升的大浪；海底地震或海底....

图2-2各种波浪理论适用范围

华南理工大学硕士学位论文非线性作用的占比变大。勒·梅沃特认为当Ur值<<1时，属于，郎吉特希金斯认为当Ur＜26时，泥沙运动中可以使用线性陡较大时，适用高阶斯托克斯波理论。当相对波高H/h临近破125适用椭圆余弦波理论进行分析。当非线性程度进一步增强时波出现在近岸....

图2-3随机波波谱

图2-3随机波波谱波浪的生成机理决定了波频谱形状。主要是风速、风距和风时引起的。1）劳曼（Neumann）谱劳曼是世界上最先提出的波谱，利用了在不同风速下观测到的波高和周期的关系，是半理论半经验公式。()45110622.4expHS....

图2-4控制单元与各变量所处位置

图2-4控制单元与各变量所处位置量方程为：()++++++++GFUXFUYFUZVISxPPutxnijknijknnnijkijk,,,,,,,,211111()++++++++GFUXFUYFUZVISyPPtyni....

本文编号：3943276