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波、流共同作用下三维泥沙运动数值模型研究
| 论文题名： | 波、流共同作用下三维泥沙运动数值模型研究 |
| 关键词： | 港口航道;泥沙淤积;泥沙运动;水工模型 |
| 摘要： | 淤泥质海岸上建起的港口一般都存在严重的泥沙淤积问题。为了维持港池和航道的航行水深，港务管理部门不但每年要花费大量清淤费用，而且还要经常进行水深测量，以保证船舶航行和停泊的安全。建立一种具有较高精度的泥沙冲淤量分布预报数学模型，对于清淤计划的制定，适度减少地形测量频次，准确把握港内外泥沙运动规律，具有十分重要的意义。 本文结合天津港的实际情况，初步建立了一种适于天津港泥沙特点的泥沙运动预报数学模型。模型的主要特征有：(1)采用有限体积法离散水流运动方程和悬沙输运方程，使模型具有良好的守恒性；(2)采用模式分裂技术，内、外模分别计算，以提高求解效率；(3)平面采用无结构三角形网格，以适应不规则水陆边界；垂向上采用σ坐标系，以简化表面和底部边界条件；(4)水流运动方程求解中，水平单元交界面通量采用性能优越的Osher格式计算，使其具有很好的逆风性、单调性和高分辨率地捕捉间断的能力；标量方程求解中，垂向对流项采用TVD(全变差缩减)格式离散，以提高格式的精度，并用隐格式求解，以增强数值稳定性；(5)紊动模型引入应用广泛、物理意义明确的κ-ε方程模型；(6)模型中加入干湿网格法动边界处理技术，使模型适应具有较缓坡度的潮滩海域。 本研究用实测潮位过程对水流模型进行了率定。模拟了一个潮周期内粘性泥沙在天津港港内运动过程，给出了在典型潮的涨、落急时刻含沙量的平面分布一个潮周期的淤积量分布，进而对港内一个月的地形变化进行了初步预报，计算结果与实测资料大致吻合，表明本文所建模型具有初步预报精度。在一个假想矩形水槽中进行了三维波浪、潮流共同作用下的泥沙运动数值模拟，重点探讨了波浪作用对泥沙运动的影响。为进一步研究波、流共同作用下泥沙数值模拟及工程应用打下基础。 |
| 作者： | 黄泰坤 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 李绍武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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