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波浪作用下植物--海堤组合系统水动力特性数值模拟研究
| 论文题名： | 波浪作用下植物--海堤组合系统水动力特性数值模拟研究 |
| 关键词： | 海堤;非淹没刚性植物;波浪非线性;规则波;孤立波;波浪爬高;堤顶越浪 |
| 摘要： | 近年来，由于全球气候变暖，海平面上升，极大的加速了海岸的侵蚀速度，因此，有必要在沿海地区建立相应的海岸防护措施，在实际工程中，通常采用软防护与硬防护结合的方式以达到海岸防护的最佳效果。随着生态护岸理念的推广，海岸植被与海堤相组合成为新的海岸防护措施，波浪在经过植物区后与海堤相互作用水动力特性较无植物情况有所不同，开展“植物-海堤”组合系统下的波浪水动力特性研究可以为相应的海岸工程建设提供参考依据。本文采用非静压单相流模型NHWAVE系统研究了非淹没刚性植物对波浪作用下海堤水动力特性的影响。主要研究成果如下: 对于规则波作用下植物-海堤组合系统水动力特性，着重分析了波高沿程衰减规律和植物区流场特性以及植物影响下的波浪爬高。入射波况为Stokes波时，波浪衰减仍然符合Dalrymple幂函数衰减规律，但是由于波浪非线性作用，线性理论解对沿程波高衰减预测偏小;随着入射波高和植物分布密度的增大，流速在植物前半部分衰减程度要明显大于后半部分，体现了植物消波的边界效应;波浪最大爬高值随着入射波高和周期的增大而增大，但随着植物分布密度增加，入射波高的增大使得波浪衰减程度亦增大，导致水体最大爬高值随入射波高的增大不再明显增加。 对于孤立波作用下植物-海堤组合系统水动力特性，着重分析了孤立波沿程波形特征和流场能量变化以及海堤堤顶越浪流空间分布特征。不同入射波高、植物分布密度以及植物宽度条件下，堤顶流厚度和流速具有明显单调变化趋势，并且随着植物分布密度和宽度增大，波能衰减越大;随着入射波非线性增强，植物分布密度和分布宽度对堤顶前段水流厚度的影响也随之增强，而对堤顶后段水流厚度的影响则越弱，且堤顶后缘水流最大厚度约为堤顶前缘的二分之一;在波浪非线性较大情况下，植物的存在对堤顶水流速度的空间分布趋势几乎没有影响，但相对堤顶流速度增加程度均大于无植物情况，且堤顶后缘水流最大速度约为堤顶前缘的1.6倍。 |
| 作者： | 熊玉章 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 蒋昌波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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