基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型

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1、硕士学位论文基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型NumericalModelforCoastalWaveandNear．shoreWave-inducedCurrentinQuad—treeGrid学号：21006197大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。

2、与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王堕墨挝圆整鲍塑崖选速区选生速熬焦搓型作者签名：—l挚墨否—垒_————一日期：2迅年_j￡月j乙日大连理工大学硕士学位论文摘要海岸地区人口密集，经济、文化、社会高度发达，多种水动力因素在这里相互作用。近岸海域波流场的分布不仅影响着海岸带的开发、利用和近海工程的建设，而且也是构成近岸复杂水环境的重要因素。为研究近岸波流场的分布规律，本文建立了基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型。首先，在四叉树网格下建

3、立了近岸波浪椭圆型缓坡方程数值模型。运用有限体积法在控制体上离散模型，采用GPBiCG(m，n)迭代格式求解离散后的矩阵方程。采用近岸波浪传播的实验室试验算例对模型进行了验证，并进一步将该模型应用实际海域AcapulcoBay的波浪场数值模拟中。数值结果表明，本模型是一种高效、可靠且能够应用于实际海域的近岸波浪数值模型。其次，在同一套四叉树网格下建立了平面二维近岸波生流数值模型。模型中，由椭圆型缓坡方程中的波浪势函数等参量直接计算波对流的辐射应力，使得模型可以综合考虑波浪折射、绕射、反射等影响。模型采用有限体积法离散求解。将模型应用到

4、人工岛周围的波生流模型实验和SanFrancisco海湾的OceanBeach近岸波生流数值模拟中。数值结果表明，本模型是一种高效、可靠的波生流数值模型。本文建立的基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型可以根据波浪波长的变化动态地调整网格布局，生成多层次白适应四叉树网格，对复杂计算域有较好的适应性，计算效率高，且在方程的离散和求解过程中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项。计算结果表明，本文所建立的数值模型能够准确、高效的模拟近岸波浪和近岸流，可为近岸工程中波流场的预测提供一定的理论技术支持。关键词：海岸；波浪；波生流；数值模拟；自适

5、应；四又树网格基于四叉树网格的近岸波浪及波生流数值模型NumericalModelforCoastalWaveandNear-shoreWave．inducedCurrentinQuad-treeGridAbstractCoastalzonehasmostcloselyrelationshipwithhumanlifeandproduction．Atthesametime,Near—shorewaveandcurrentismostactiveinthiszone．Near-shorewaveandcurrentarekeyhydro

6、dynamicfactorsinwaterenvironment，andhaveimportanteffectsoncoastalexploitationandconstructionengineering．Inthispaper．111enumericalmodelsforcoastalwaterwaveandwaveinducedcurrentinquad-tree鲥daredeveloped．Firstofall，thecoastalwavenumericalmodelisdevelopedbasedonellipticmild

7、slopeequationinthequad．tree妤d．ThemodeliSdiscretizedwithfmkevolumemethodandsolved谢thGPBiCG(m，n)algorithm．Themodelisvalidatedbymodelingthewavetransformationinphysicalmodelexperiment，andthenitisappliedtomodelingthewavepropagationintheAcapulcoBay．1111enumericalresultsshowth

8、atthemodelisreliableandefficientinmodelingcoastalwavepropagation．Secondly，the2Dpainenumericalmodelfornear-shor