Boussinesq數(shù)值模型與非靜壓模型在島礁水動(dòng)力計(jì)算中的應(yīng)用.pdf

1、碩士學(xué)位論文BoussinesqBoussinesq數(shù)值模型與非靜壓模型數(shù)值模型與非靜壓模型在島礁水動(dòng)力計(jì)算中的應(yīng)用在島礁水動(dòng)力計(jì)算中的應(yīng)用ApplicationofBoussinesqmodelNonHydrostaticModelintheHydrodynamicCalculationatReefs作者姓名：何棟彬?qū)W科、專業(yè)：港口、海岸及近海工程學(xué)號(hào)：21406204指導(dǎo)教師：房克照副教授完成日期：2017年6月7日大連理工大學(xué)Da

2、lianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要島礁區(qū)域的水動(dòng)力問題具有水深跨度大、地形變化劇烈的特點(diǎn)，是近年眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。島礁上波浪破碎劇烈，非線性作用強(qiáng)，流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜多變，波浪組成成分復(fù)雜，長短波共存。本文使用Boussinesq數(shù)值模型和基于歐拉方程的非靜壓模型，在對(duì)模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，開展島礁區(qū)域的波浪傳播變形的數(shù)值模擬?；诰邆溟g斷捕捉能力的二階全非線性Boussinesq數(shù)值模型，對(duì)規(guī)則

3、波和隨機(jī)波在礁坪地形上的傳播變形進(jìn)行了數(shù)值模擬。該模型采用高階有限體積法和有限差分方法求解守恒格式的控制方程，將波浪破碎視為間斷，同時(shí)采用靜態(tài)重構(gòu)技術(shù)處理了海岸動(dòng)邊界問題。重點(diǎn)針對(duì)礁坪上波浪傳播過程中的波高空間分布和沿程衰減，礁坪上的平均水位變化，以及波浪能量頻譜的移動(dòng)和空間差異等典型水動(dòng)力現(xiàn)象開展數(shù)值計(jì)算。將數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，兩者吻合情況良好，驗(yàn)證了模型具有良好的穩(wěn)定性，具備模擬破碎波浪和海岸動(dòng)邊界的能力，能較為準(zhǔn)確地模擬波浪在

4、礁坪地形上的傳播過程中發(fā)生的各種水動(dòng)力現(xiàn)象。在上述基礎(chǔ)上，研究分析不同礁前斜坡坡度和礁坪上方水深對(duì)于波浪傳播變形的影響。本文的非靜壓模型僅初步建立，尚處于開發(fā)完善階段。模型控制方程為?坐標(biāo)系下的歐拉方程，在矩形網(wǎng)格系統(tǒng)中，應(yīng)用具備Godunov性質(zhì)的有限體積有限差分混合格式進(jìn)行離散，其中速度定義在網(wǎng)格中心，壓力定義在網(wǎng)格界面，以方便準(zhǔn)確施加壓力邊界條件。數(shù)值通量使用MUSTA格式計(jì)算得到，時(shí)間積分為一階顯式歐拉格式，每一時(shí)間步動(dòng)壓力的求