基于波能量平衡方程模拟波浪在柔性植物区的传播与变形

作     者：张明亮 赵楷宾 孙圳 杨克君 汪守东 ZHANG Mingliang;ZHAO Kaibin;SUN Zhen;YANG Kejun;WANG Shoudong

作者机构：大连海洋大学海洋科技与环境学院辽宁大连116023 四川大学水力学与山区河流国家重点实验室成都四川610065 交通运输部规划研究院北京100028 

出 版 物：《应用基础与工程科学学报》 (Journal of Basic Science and Engineering)

年 卷 期：2017年第25卷第3期

页      面：467-478页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070102[理学-计算数学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51579030) 辽宁省自然科学基金优秀人才培育项目(2014020148) 辽宁省高等学校优秀人才成长计划项目(LJQ2013077) 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室开放基金(SKHL1517) "十二五"国家科技支撑计划课题(2015BAD13B05) 

主　　题：波能量平衡方程 波浪传播 波浪破碎 波浪植物相互作用 

摘      要：基于CMS-Wave波浪数学模型,通过在其波浪能量平衡方程中引入植被波能损耗项,并考虑了波浪的折射、反射、破碎、波流相互作用及底摩擦等作用,计算了有植被作用下的波浪传播与变形.该模型的求解以波能平衡方程为基础,采用有限差分法进行数值离散,并应用Gauss-Seidel迭代法计算离散的方程组,得到计算域的波高、周期以及波向等波浪要素信息.首先通过模拟一维简单地形和二维复杂地形的波浪传播,对模型的适应性及有效性进行评估;随后对不规则非破碎和破碎波浪在柔性植物区的传播变形进行模拟,计算结果表明,修正的CMS-Wave模型能够精确地计算植被影响下波浪在复杂地形的传播与变形,这可对近一步研究近海湿地植被的消波效应及湿地海域极端风浪的防灾减灾提供技术支撑.