南排河中心渔港工程潮流泥沙数学模型

论文摘要

在港口海岸工程中,流场的变化和泥沙的冲淤是港口建设和维护中所要面对的重要问题,因此在建设初期选择一种合理的设计方案就十分必要。水动力泥沙数学模型在为建设初期提供资料,考察设计方案的合理性上有着重要的意义。针对宽浅水域,本文应用DELFT3D水动力学软件,建立了潮流作用下的平面二维水动力泥沙运动的数学模型,对南排河中心渔港改造工程进行了研究,并对几种工况下的流场变化以及泥沙的淤积进行了模拟,提出了优化方案。在保证精度和加快计算速度的要求下,对潮流的数值模拟采用嵌套的模式,即建立渤海大模型,利用得到的计算结果作为计算区域的边界条件。模型的计算结果与实测资料得到了很好的验证,表明该模型成功的揭示了潮流作用下的泥沙运动规律。利用所建的数学模型,对两种设计方案下的四种工况进行了潮流运动和底床冲淤的数值模拟。预测了不同港口建设方案对周围流场和地形冲淤的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 潮流数值模拟的研究现状
• 1.3 泥沙数值模拟的研究现状
• 1.4 求解数学模型的常用的计算方法
• 1.4.1 有限差分法
• 1.4.2 有限单元法
• 1.4.3 边界单元法
• 1.4.4 有限体积法
• 1.4.5 有限分析法
• 1.5 现有模型的简介
• 1.6 本文主要研究工作
• 第二章 水动力及泥沙数学模型的介绍
• 2.1 DELFT3D 模型的概述
• 2.2 潮流数学模型
• 2.2.1 控制方程
• 2.2.2 定解条件
• 2.3 泥沙数学模型
• 2.3.1 粉沙模型的控制方程
• 2.3.2 底部剪切应力
• 2.3.3 海床的变形
• 2.3.4 定解条件
• 2.4 模型计算方法和差分格式
• 2.5 本章小结
• 第三章 南排河渔港工程潮流运动的数值模拟
• 3.1 南排河中心渔港地理概况
• 3.2 潮流的数值模拟
• 3.2.1 渤海潮流运动的数值模拟
• 3.2.2 工程区域潮流运动的数值模拟
• 3.3 本章小结
• 第四章 南排河渔港工程泥沙输移的数值模拟
• 4.1 泥沙参数的确定
• 4.1.1 临界冲刷应力
• 4.1.2 临界淤积应力
• 4.1.3 冲刷系数
• 4.1.4 沉速
• 4.2 泥沙输移的数值模拟
• 4.2.1 底部切应力
• 4.2.2 潮流作用下的底床冲淤变化
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢