波浪在潛堤上傳播變形的試驗與數(shù)值研究.pdf

1、潛堤是最常見的近岸防護物,用于減弱外海波浪,保護海灘和岸上設(shè)施及建筑物。由于近岸波浪復(fù)雜多變,增加了對近岸波浪數(shù)值模擬的難度,使得波浪與潛堤相互作用的數(shù)值模擬精度不高,無法達到工程應(yīng)用程度,因此,精確地模擬波浪與潛堤相互作用一直是海岸工程領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。本文研究利用物理模型試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進行了研究,來驗證所建立的數(shù)值水槽能否精確模擬波浪與潛堤相互作用。
　　物理模型試驗在中國海洋大學海工實驗室的水槽中進行波浪與潛堤相

2、互作用的斷面試驗,物理模型對象是梯形潛堤,波浪類型為規(guī)則波和不規(guī)則波兩種。利用波高儀采集波高數(shù)據(jù),流速儀率定加流時流速。
　　數(shù)值模擬采用計算流體動力學(CFD)軟件 Flow-3D,基于求解連續(xù)性方程和不可壓縮粘性流體運動的 Navier-Stokes方程,結(jié)合 RNGκ-ε湍流模型,采用 VOF法進行自由表面追蹤,建立二維數(shù)值波浪水槽。在已有的Outflow出流邊界的基礎(chǔ)上,結(jié)合多孔介質(zhì)以及變步長法進行末端消波。
　　通

3、過物理模型試驗結(jié)果對比驗證,優(yōu)化調(diào)整多孔介質(zhì)孔隙直徑和變步長網(wǎng)格步長,獲得優(yōu)化消波效果的二維數(shù)值波浪水槽。在數(shù)值波浪水槽中添加潛堤模型,模擬波浪在潛堤上的傳播過程,數(shù)值模擬與物理模型試驗結(jié)果吻合良好。特別指出,非線性作用較強的堤頂部分的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致,說明本次研究所建立的Flow-3D數(shù)值波浪水槽能夠較好的模擬波浪與潛堤的相互作用。
　　通過本次研究,在結(jié)合多孔介質(zhì)和等差變步長網(wǎng)格法進行消波時,孔隙直徑0.3m,等差值