低频波浪在单突堤附近的传播变形研究.pdf

《低频波浪在单突堤附近的传播变形研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第13卷第8期中国水运Vo1．13No．82013笠8月ChinaWaterTransportAugust2013低频波浪在单突堤附近的传播变形研究冯丽，马小舟(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连l16024)摘要：文中采用Boussinesq数值波浪模型，模拟了低频波浪—碎波拍在港口单突堤处的传播变形。通过与理论解的对比研究验证了数值模型的正确性和可靠性，同时将碎波拍与短波进行对比研究，结果表明，低频波浪在单突堤后的绕射系数大于短波的情况，而在堤前的反射系数的最小值和部分位置处的极大值高于短波情况。关键词：低频波浪；Boussinesq波浪模型；单突堤；绕射系数；反射系

2、数中图分类号：U612文献标识码：A文章编号：1006—7973(2013)08—0158—05一、引言研究低频波浪(碎波拍)在单突堤附近的绕射、反射等传播在近岸水域，周期在30-300s之间的低频波浪(碎波变形规律。拍)是岸滩演变及影响海岸工程的动力因素。大量研究表明二、数值模型由于它们引起了诸如沿岸泥沙运动(Smith和Mocke⋯；MIKE21一BW波浪模型包括了Madsen和Holman和BowenI。1；Yu和Meit。等)和港内水面波动Sorensen[161提出的改进的Boussinesq方程模型。本文采(Bowers[l；Mei和AgnonIsl等)等许多工程问题，因此对

3、用MIKE21-BW数值模型来模拟碎波拍在双突堤口门的传海岸水域低频波浪的研究具有重要的意义。播变形，通过与理论解的对比来验证数值模型的正确性和可碎波拍是近岸水域沿岸线正向传播的低频波浪，由于碎靠性，并与短波在单突堤附近传播的情况进行对比研究。波拍最早被发现的，因此一般定义碎波拍为这种低频波浪的1．控制方程总称(如Battjes[61等)。碎波拍最初由Munk[71发现并命名该模块是用来求解改进的Boussinesq方程中的自由水之，之后TuckerI剐也在碎波带外观测到了碎波拍。关于碎波面高程，沿深度积分的速度分量P和Q。X，Y轴在静拍的产生机制主要有两种理论：一种是Longuet—H

4、iggins和水面上，z轴向上为正。Boussinesq方程：StewartI。1应用辐射应力的概念提出的约束长波产生碎波拍++Qy=0(1)的理论，另一种是Symonds[101等等提出的碎波点的移动产生碎波拍的理论。+(／h)+(PQ／h)+()+()+”，们大量研究表明，破碎拍对港口波浪和系泊船运动都有重要作用。如日本仙台新港(Nagai等_111)、美国夏威夷的+n2pf+√尸+Q／h)+gP~／y+9／(。C)+”=0BarbersPoint港(Harkins和Briggs[121)及我国台湾东部+(Q)+(PQ／h)+()+()+n，的花莲港(Chen等l1。)等都先后报道由

5、于碎波拍的传入造+n2Q(+√P+Q／)+gP√P。+Q／(C)+"=0成了港内的大幅度震荡而使港内无法正常作业。当波浪由外海传入港池时，由于港池内水深较大，波浪一般不会破碎，其中、为Boussinesq色散项。下标、Y和分但入射的约束长波仍然对港内波稳有相当的影响。Bowers_4J别表示对空间和时间的偏微分。尸为x方向的流密度，9为首先提出当波群及约束长波一起由无限远处传入港池时，不Y方向的流密度，B为深水修正系数本文取为1／15，为x仅有波群及约束长波进入港内，还有自由长波(碎波拍)在方向的水平力，为y方向的水平力，d为静水水深，为口门处被释放出来，当自由长波的频率与港池的响应频率

6、一波面相对于静水面的高度，h为总水深(=d+)，为致，就会引起港池共振。Mei和Agnonl5；DeGirolamo_1孔隙率，C为谢才系数，为层流阻尼系数，∥为紊流阻尼等也证明了由短波波群引起的自由长波引起港池共振的现系数。、和R，表示由非均匀速度引起的剩余动量。象。马小舟等_15]采用Boussinesq方程模拟了孤立波引起了2．数值解法港池共振的现象。该方程采用Abbott等l1，引入的基于SYSTEM21由于大部分港口都是通过防波堤与外海连接，防波堤对结构的数值方法求解，并被推广到短波模拟。该算法采用非港池内水体起到了重要的掩护作用，以往的研究大多集中在迭代交替方向的隐式(ADI

7、)(AlternatingDirection低频波浪(碎波拍)在港内引起港池共振等方面的研究上，Implicit)算法，差分方程在空间上采用矩形交替网格离散，而对低频波浪(碎波拍)在经过防波堤时的传播变形情况却时间上采用时间中心隐式格式积分。水面高程等标量定义在不清楚，目前尚未看到公开发表的相关文献。因此本文主要网格结点处，流量分量定义在相应方向的网格线的中点处，收稿日期：2013—04—17作者简介：冯丽(1980一)，女，硕士，