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规则波中复合式海堤越浪的数值模拟

作　者: 刘亚男
导　师: 刘桦
学　校: 上海交通大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: VOF方法数值波浪水槽离岸式潜堤复合式海堤越浪
分类号: TV139.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 243次
引　用: 4次
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内容摘要

海堤是常见的海岸防护工程结构,在淤泥质海岸,大多采用复合式海堤形式。在工程设计中,传统上通过波浪水槽断面实验确定设计断面的越浪量,为海堤断面的优化设计提供依据。研究达到工程实用水平的数值波浪水池是国际海岸与近海工程界关注的热点,近年来得到迅速发展。本文基于FLUENT商业化软件,以RANS方程为控制方程,基于有限体积法,采用k-epsilon湍流模型,运用一种“解析松弛”方法实现了适用于VOF方法的数值源造波技术。通过对行波及驻波的计算,分别验证了造波机前端及水槽末端消波段的有效性。本文在该数值波浪水槽中对规则波在不可渗透简单斜坡堤上越浪过程进行了数值模拟,将越浪量计算值同物理实验结果及Hu等(2000)基于非线性浅水方程的数值结果进行了比对。结果表明:本数值模型能够较好地复演海堤越浪过程,同基于非线性浅水方程的数值结果相比,能更有效地模拟含有强烈卷吸、射流和破碎

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章引言  12-19
  1.1 研究背景及进展  12-17
  1.2 本文的工作  17-19
第二章数学模型与数值方法  19-31
  2.1 控制方程  19-20
  2.2 湍流模型  20-21
  2.3 VOF 方法  21-22
  2.4 数值算法  22-24
    2.4.1 压力速度耦合修正  22-23
    2.4.2 几何重建方法  23-24
  2.5 造波方法及边界条件  24-28
    2.5.1 解析松弛造波方法  24-26
    2.5.2 边界条件  26
    2.5.3 初始条件  26-28
  2.6 数值波浪水槽可行性验证  28-30
  2.7 本章小结  30-31
第三章斜坡堤越浪数值模拟的验证  31-49
  3.1 数值模型的建立  31-32
  3.2 网格的生成  32-33
  3.3 斜坡堤的越浪  33-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章复合式海堤越浪的物理模型实验  49-56
  4.1 实验设备和实验模型  49-51
    4.1.1 实验设备  49
    4.1.2 实验模型  49-51
  4.2 实验组次和影响因素  51-52
    4.2.1 实验组次  51-52
    4.2.2 影响因素  52
  4.3 实验方法  52-55
    4.3.1 波浪模拟  52-53
    4.3.2 数据的测量  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章带离岸式潜堤的复合式主堤越浪的数值模拟  56-81
  5.1 数值模型的建立  56-58
    5.1.1 计算域及边界条件  56
    5.1.2 网格的生成  56-58
  5.2 带离岸式潜堤的复式斜坡堤的越浪  58-71
  5.3 潜堤和主堤间距及来波波高对主堤越浪量的影响  71-80
    5.3.1 潜堤和主堤间距对主堤越浪量的影响  71-76
    5.3.2 来波波高对主堤越浪量的影响  76-80
  5.4 本章小结  80-81
第六章结论与展望  81-83
参考文献  83-88
致谢  88-89
攻读硕士学位期间发表的学术论文  89

规则波中复合式海堤越浪的数值模拟

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