聚焦波在典型岛礁断面上传播的水动力特性研究

论文摘要

我国南海岛屿众多,具有丰富的自然资源,也有着重要的政治和军事价值,如果能够合理开发利用,将大大方便我国对南海海域行使主权。但由于岛礁大多远离大陆,且具有独特的地形地貌特征,使得岛礁地区附近的水动力特性较一般的海岸更为复杂,需要进行大量的实验和数值模拟加以研究。对于岛礁建设工程而言,有关强非线性波浪水动力特性的研究具有重要的现实意义,但目前针对极端波浪下的岛礁水动力特性的研究相对较少。本文采用理想化的岛礁地形,在水槽中开展了深水条件下的岛礁物理模型实验。实验采用波浪聚焦机制,通过造波机处产生的特殊波列,在岛礁斜坡位置产生波浪聚焦,从而生成一个波高较大的波浪,以此模拟真实情况下岛礁地区发生的极端波浪。实验中考虑了两种典型的岛礁地形,一种是常规的无礁冠的岛礁地形,另一种是带礁冠和泻湖结构的岛礁地形。在选择造波组次中运用控制变量法,考虑了聚焦波不同的组成波参数影响,共设计了40组实验工况。实验过程中采集的主要资料有岛礁区域的波高、流速历时曲线,以及地形末端直墙处的波压力和波浪爬高等。对实验结果进行分析,探讨了不同聚焦波幅、组成波谱、组成波频率等因素对聚焦波演化的影响,并总结了相关的物理规律。为了更进一步研究岛礁地形附近的极端波浪传播特性,本文采用非静压数学波浪模型,对物理模型实验中的工况进行数值模拟,并运用物理模型实验结果对非静压数值模型的适用性进行验证,确定了数值模型可用于岛礁波浪水动力的计算,其结果是可靠的。然后借助数值模型的计算结果,补充了物理模型实验的数据不足,并深入探究了聚焦波在岛礁地形上的传播特性与规律。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郑泽宇

导师: 房克照

关键词: 岛礁,物理模型实验,聚焦波,非静压波浪数值模型

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,水利水电工程

单位: 大连理工大学

分类号: P731.22

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.000798

总页数: 86

文件大小: 7678K

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标签：岛礁论文;  物理模型实验论文;  聚焦波论文;  非静压波浪数值模型论文;