论文题目: 波浪与可渗潜堤的相互作用数值模拟
论文类型: 硕士论文
论文专业: 港口,海岸及近海工程
作者: 陈智杰
导师: 周援衡
关键词: 线性波,椭余波,可渗潜堤,数值模拟
文献来源: 长沙理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在海岸与近海工程中,波浪与多孔介质之间的相互作用问题是个普遍存在而又难以处理的问题,因此对其相互作用的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以波浪和可渗潜堤为研究对象,对波浪与可渗潜堤的相互作用进行了数值模拟。首先建立数学模型,波浪域采用紊流的Navier-Stokes 方程,即从N-S方程出发,引入k-ε模型来封闭雷诺方程,作为波浪场的控制方程,孔隙流域控制方程采用紊流的Forchheimer 方程,来描述非线性较强的波浪行为及紊态的孔隙流。文中采用有限差分法对控制方程进行离散求解,应用VOF 方法跟踪波浪自由面,并引入速度-压力修正方程,反复迭代得到整个波浪与孔隙流域的压力场和速度场。数值计算时,波浪与孔隙流的交界面不需要给定边界条件,而是通过连续方程的隐式约束,保证两种流态在边界上的速度和压力匹配,实现了波浪场与孔隙流场的同步耦合。本文通过数模方法,探讨了线性规则波和椭圆余弦波作用下潜堤前后的波高变化规律、潜堤内部的孔隙流压力变化规律以及整个波浪与孔隙流的流场变化细节。文中还结合波浪水槽试验,对波浪与可渗潜堤的相互作用进行了研究。根据所建数学模型,对应于波浪水槽试验的几种工况进行了数值模拟,将模拟结果与试验结果进行比较,两者吻合良好,说明本文的数值计算方法可以较好地模拟波浪与可渗潜堤的相互作用。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 文献回顾
1.3 有待进一步研究的问题
1.4 论文工作的主要内容
第二章 数学模型的建立
2.1 波浪控制方程
2.2 自由表面追踪
2.3 孔隙流控制方程
2.4 无反射数值造波
2.5 开放边界条件
第三章 数值计算方法
3.1 离散方法概述
3.2 VOF方法
3.3 控制方程的离散求解
3.4 数值稳定-收敛条件
3.5 计算步骤
3.6 波浪与孔隙流的耦合讨论
第四章 波浪与可渗潜堤相互作用数值模拟
4.1 计算模型与边界条件
4.2 计算结果及分析
第五章 波浪与可渗潜堤相互作用试验及数模验证
5.1 试验模型与试验安排
5.2 试验结果及分析
5.3 数值结果及与试验结果的比较
5.4 结果分析与讨论
第六章 结论与展望
6.1 本文研究成果
6.2 研究展望
参考文献
致谢
附录A(攻读学位期间发表论文目录)
附录B(攻读学位期间从事科研项目目录)
发布时间: 2005-12-08
参考文献
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