基于四叉樹網(wǎng)格的近岸波浪及波生流數(shù)值模型.pdf

1、海岸地區(qū)人口密集，經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)高度發(fā)達(dá)，多種水動(dòng)力因素在這里相互作用。近岸海域波流場的分布不僅影響著海岸帶的開發(fā)、利用和近海工程的建設(shè)，而且也是構(gòu)成近岸復(fù)雜水環(huán)境的重要因素。為研究近岸波流場的分布規(guī)律，本文建立了基于四叉樹網(wǎng)格的近岸波浪及波生流數(shù)值模型。
　　首先，在四叉樹網(wǎng)格下建立了近岸波浪橢圓型緩坡方程數(shù)值模型。運(yùn)用有限體積法在控制體上離散模型，采用GPBiCG(m，n)迭代格式求解離散后的矩陣方程。采用近岸波浪傳播的實(shí)驗(yàn)

2、室試驗(yàn)算例對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，并進(jìn)一步將該模型應(yīng)用實(shí)際海域Acapulco Bay的波浪場數(shù)值模擬中。數(shù)值結(jié)果表明，本模型是一種高效、可靠且能夠應(yīng)用于實(shí)際海域的近岸波浪數(shù)值模型。
　　其次，在同一套四叉樹網(wǎng)格下建立了平面二維近岸波生流數(shù)值模型。模型中，由橢圓型緩坡方程中的波浪勢函數(shù)等參量直接計(jì)算波對(duì)流的輻射應(yīng)力，使得模型可以綜合考慮波浪折射、繞射、反射等影響。模型采用有限體積法離散求解。將模型應(yīng)用到人工島周圍的波生流模型實(shí)驗(yàn)和San

3、 Francisco海灣的Ocean Beach近岸波生流數(shù)值模擬中。數(shù)值結(jié)果表明，本模型是一種高效、可靠的波生流數(shù)值模型。
　　本文建立的基于四叉樹網(wǎng)格的近岸波浪及波生流數(shù)值模型可以根據(jù)波浪波長的變化動(dòng)態(tài)地調(diào)整網(wǎng)格布局，生成多層次自適應(yīng)四叉樹網(wǎng)格，對(duì)復(fù)雜計(jì)算域有較好的適應(yīng)性，計(jì)算效率高，且在方程的離散和求解過程中無需引入形函數(shù)、不產(chǎn)生復(fù)雜的交叉項(xiàng)。計(jì)算結(jié)果表明，本文所建立的數(shù)值模型能夠準(zhǔn)確、高效的模擬近岸波浪和近岸流，可為近岸工