基于层析水波理论的浅化破碎时域模拟研究

作     者：郑坤 刘小龙 蔡志文 赵彬彬 段文洋 Zheng Kun;Liu Xiaolong;Cai Zhiwen;Zhao Binbin;Duan Wenyang

作者机构：中国船舶科学研究中心无锡214000 深海技术科学太湖实验室无锡214000 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 

出 版 物：《水动力学研究与进展（A辑）》 (Chinese Journal of Hydrodynamics)

年 卷 期：2024年第39卷第2期

页      面：146-153页

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2023YFC3107504) 

主　　题：波浪浅化 波浪破碎 时域模拟 层析水波理论 

摘      要：由于近岛礁海域的水深变浅,海浪的非线性增强,容易发生波浪破碎。层析水波理论发展之初就被用来模拟非线性浅水波传播演化,经过近十年的发展,其适用范围已经得到大幅拓展,然而目前研究尚未考虑因地形变化而发生的波浪破碎。该文基于高级别层析水波理论,开展规则波在斜坡地形下的浅化破碎时域模拟研究。高级别层析水波理论采用多项式函数描述流体速度垂向结构,非线性自由面条件在瞬时波面精确满足。为了考虑波浪浅化破碎,还引入了与当地水深相关的涡黏模型。将时域模拟结果与物理水池实验进行了比较,研究表明,引入涡黏破碎模型的高级别层析水波理论,能够准确高效地模拟波浪在斜坡地形上浅化变形,并能够考虑因水深变浅导致的波浪破碎问题。此外,该文还对涡黏破碎模型的特征参数进行了敏感性分析。