Boussinesq數(shù)值模型與非靜壓模型在島礁水動力計算中的應(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力計算中的應(yīng)用在島礁水動力計算中的應(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：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)域的水動力問題具有水深跨度大、地形變化劇烈的特點，是近年眾多學(xué)者研究的熱點。島礁上波浪破碎劇烈，非線性作用強，流動狀態(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，在對模型驗證的基礎(chǔ)上，開展島礁區(qū)域的波浪傳播變形的數(shù)值模擬。基于具備間斷捕捉能力的二階全非線性Boussinesq數(shù)值模型，對規(guī)則

3、波和隨機波在礁坪地形上的傳播變形進行了數(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，同時采用靜態(tài)重構(gòu)技術(shù)處理了海岸動邊界問題。重點針對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和空間差異等典型水動力現(xiàn)象開展數(shù)值計算。將數(shù)值結(jié)果與實驗結(jié)果對比，兩者吻合情況良好，驗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格式計算得到，時間積分為一階顯式歐拉格式，每一時間步動壓力的求