近岸水域波流相互作用的Boussinesq方程模拟

发布时间：2017-12-11 04:29

本文关键词：近岸水域波流相互作用的Boussinesq方程模拟

【摘要】：近岸水域波浪和水流往往同时存在,水流对波浪的变形和能量的传递分布有很大的影响,如多普勒效应,顺流会减小波高增大波长,逆流会增大波高减小波长。同时,波流相互作用也会影响泥沙运动,对船舶航行也会带来困难。因此,波流相互作用在科学和工程上越来越受到重视。由于近岸水域水深较浅,非线性强,改进的Boussinesq是很好的研究近岸波浪与水流相互作用的模型。本文采用完全非线性Boussinesq模型,色散精度达到了Pade[4,4]阶,并在方程中加入均匀定常流来模拟波流相互耦合作用在潜堤上的演化过程。方程求解采用有限元差分,采用Wei和Kirby提出的有限差分格式,在计算域边界设置海绵层模型来减小波浪的反射并使用域内造波。数值模拟结果与Luth和Dong等实验结果进行了对比,验证了模型的准确性和可行性。波浪在遇到建筑物时可能会发生反射、折射和绕射。本文应用时域分离方法采用多个测点来分离高阶谐波,并应用最小二乘法来减小由于波面不稳定引起的误差,对分离结果进行了对比,该方法精度较高,效果良好。波浪在潜堤上的演化的过程非常复杂,不同阶谐波、同阶谐波的自由和约束波间会发生能量的传递,而水流作用存在时会影响它们之间的能量传递。本文讨论了不同水流方向和速度存在时规则波的高阶谐波和双色波产生的低频波浪在潜堤的演化过程,并总结了水流对波浪在潜堤上能量演化的影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P731.2

【参考文献】

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