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二维波浪水槽的构建及其在斜坡堤上的越浪数值模拟研究
| 论文题名： | 二维波浪水槽的构建及其在斜坡堤上的越浪数值模拟研究 |
| 关键词： | 波浪水槽;数值造波;斜坡堤;数值模拟;越浪量 |
| 摘要： | 随着计算机和计算流体力学(CFD)的不断发展，数值模拟波浪水槽的造波技术，为波浪与结构物的相互作用问题研究提供了重要的技术支持，且为港口、海岸及水工建筑物的优化设计提供依据。通过数值造波技术模拟数值波浪水槽的研究已经成为近年来的前沿课题。近岸区域的水工建筑物是保护着沿海地区免遭潮、浪侵袭的重要工程设施，它们的破坏会导致严重的后果，近年来全球气候的变暖，海平面的上升，风暴潮灾害的加剧，造成越浪时有发生，防护建筑物的破坏也随之加大，海堤而临着堤高需不断提升的困境。理论上，如果堤顶足够高的话，越浪是可以避免的，但由于加高海堤的巨额资金和地基承载力不够，和设计水位和波浪要素的不确定性，因此海堤的设计应该考虑允许部分越浪。 本论文利用流体分析软件FLUENT，在基于粘性流体的理论下，使用VOF方法，结合RNGκ-ε模型，求解Navier-Stokes方程，并对软件进行了二次开发，在动量方程中添加附加源项进行源函数的造波和消波，开发了数值造波和消波技术，建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽，证明了数值造波的有效性，并将此技术应用于模拟波浪在斜坡堤上的爬高和越浪过程，给出了不同波浪参数对越浪量的影响。同时，本文对以往的相关研究进行回顾和分析，收集不同结构犁式海堤越浪量试验资料，采用最普通的典型断面，通过物理模型实验，分析影响越浪量的各种参数。在此基础上，依据所做的物理模型实验同数值结果进行对比，得到的数值解与实验结果吻合较好，说明本文所做的数值模型可以较好的进行越浪模拟，为进一步研究越浪对海堤的作用积累了一定经验。 最后指出，斜坡堤堤顶和背浪坡的交界处为越浪量最大的地点，应加强此处的保护，以确保实际工程上的海堤整体稳定。 |
| 作者： | 刘莹 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 梁丙臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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