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规则波作用下刚性挺水植物波生流试验研究

水科学进展 2021年第3期32卷 438-448页

作者：陈杰姚震蒋昌波曾思益陈克伦长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室湖南长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114

通过在波浪水槽中进行一系列物理模型试验研究规则波作用下刚性挺水植物波生流特性,测试了2种水深和不同入射波况条件下的波生时均流速并对比了挺水植物有茎与无茎时波生流的情况,基于假设检验分别对挺水植物的拖曳力长度尺度、植物特... 详细信息

通过在波浪水槽中进行一系列物理模型试验研究规则波作用下刚性挺水植物波生流特性,测试了2种水深和不同入射波况条件下的波生时均流速并对比了挺水植物有茎与无茎时波生流的情况,基于假设检验分别对挺水植物的拖曳力长度尺度、植物特征参数建立模型。研究结果表明:在茎密度为60株/m 2时,波生流仍以根部作用为主要因素,对沉水植物公式进行拓展,据此提出挺水植物时均流速最大值预测公式;茎部对时均流速均方根具有衰减作用,且茎部在根部及根部上方区域产生的相对衰减强度,与厄塞尔数呈抛物线函数关系;在簇状根系分布下,茎部对垂向流速结构起稳定作用,尤其是在时均流速最大值所对应的量纲一垂直位置。

关键词：刚性挺水植物波生流拖曳力长度尺度植物特征参数

岛礁破碎带附近波生流的试验研究和LES数值模拟

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岛礁破碎带附近波生流的试验研究和LES数值模拟

波流共同影响下珊瑚礁破碎带附近波浪演变及波生流试验

作者：肖理房克照苏卉大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

在有、无礁冠两种典型岛礁剖面地形上开展了孤立波在礁坪上破碎的二维水槽试验和数值模拟研究。对沿礁坪分布的水位和流速进行了详细测量,通过OpenFOAM大涡模拟(LES)进行数值验证。基于试验数据和LES模拟结果,研究了岛礁剖面上孤立波传... 详细信息

在有、无礁冠两种典型岛礁剖面地形上开展了孤立波在礁坪上破碎的二维水槽试验和数值模拟研究。对沿礁坪分布的水位和流速进行了详细测量,通过OpenFOAM大涡模拟(LES)进行数值验证。基于试验数据和LES模拟结果,研究了岛礁剖面上孤立波传播演化过程和波生流特性。结果表明:LES模型能够准确还原孤立波在岛礁地形上的主要传播特征和破碎过程:无礁冠时,礁坪上的波生流分布与平直海岸线相似,存在礁冠时,礁坪上波流相互作用强烈,流场分布紊乱且存在逆向水流;同时,礁冠的存在增强了波浪反射,阻止水体向外海回流。基于验证后的LES模型,对不同礁冠形态的岛礁地形进行了孤立波传播数值模拟,对比分析了不同礁冠形态对礁顶过流速度的影响。

关键词：孤立波岛礁剖面 LES 传播过程波生流礁冠形态

来源： cnki会议评论

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波流共同影响下珊瑚礁破碎带附近波浪演变及波生流试验

作者：李壮志姚宇李长慎贺圆圆蒋昌波长沙理工大学水利工程学院水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室

通过波浪水槽试验研究了波、流(正向流、反向流)共同作用下珊瑚礁海岸附近波浪的传播变形,具体分析了典型工况下正向流和反向流时波面时间序列、波高、增水以及波生流的沿礁变化规律,并与纯波浪试验进行了对比。结果表明:相对于无流,正... 详细信息

通过波浪水槽试验研究了波、流(正向流、反向流)共同作用下珊瑚礁海岸附近波浪的传播变形,具体分析了典型工况下正向流和反向流时波面时间序列、波高、增水以及波生流的沿礁变化规律,并与纯波浪试验进行了对比。结果表明:相对于无流,正向流的存在造成礁坪上波浪的相位前移,礁坪上波高增大,波浪增水减小;反向流则造成了相位后移,礁坪上波高减小,平均水位上升;同时,在正(反)向流的影响下,波浪破碎点向岸(离岸)侧移动。对波生流的研究,相较于无流,在正向流的作用下,波浪沿礁的海底回流影响减弱,礁坪上整体波生流的流向为向岸方向,而反向流将增强沿礁海底回流的影响,礁坪上整体波生流流向为离岸方向。

关键词：正向流反向流波浪增水波生流

来源： cnki会议评论

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非结构化网格下大范围波生流模拟和应用

海洋工程 2013年第5期31卷 45-54,61页

作者：王平张宁川大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

波浪破碎引起的沿岸流是近岸海域的关键水动力因素。利用基于缓坡方程得到的光程函数方程和波作用守恒方程建立了考虑绕射效应的大范围波浪传播模型,模型可以考虑流场的影响;将波浪模型计算得到的辐射应力、波浪紊动系数等参数添加到三... 详细信息

波浪破碎引起的沿岸流是近岸海域的关键水动力因素。利用基于缓坡方程得到的光程函数方程和波作用守恒方程建立了考虑绕射效应的大范围波浪传播模型,模型可以考虑流场的影响;将波浪模型计算得到的辐射应力、波浪紊动系数等参数添加到三维水动力模型中,得到大范围近岸波生流的计算模型。模型中流场和波浪可以共用计算网格,且可同步耦合计算;模型基于非结构化网格,可以拟合复杂岸线的变化。模型对波生沿岸流、环流和逆流进行了验证,同时对实际海域的波生流进行了计算,结果表明:该模型对近岸波浪破碎引起的波生流具有很好的精度和适用性,可用于实际工程的计算。

关键词：波生流非结构化网格缓坡方程大范围同步耦合

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人工岛周围的波生流计算方法

海洋学报 2006年第2期28卷 140-145页

作者：包四林西村仁嗣陈沈良华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062 筑波大学构造工学系

针对Hardy-Cross法的基本原理建立的一种波生流计算的数值模型在计算处理人工岛周围区域方面还存在的问题,提出了解决处理方法,并通过算例验证了该模型能够运用于人工岛等岛状非水面区域附近的波生流计算,从而消除了Hardy-Cross法实用... 详细信息

针对Hardy-Cross法的基本原理建立的一种波生流计算的数值模型在计算处理人工岛周围区域方面还存在的问题,提出了解决处理方法,并通过算例验证了该模型能够运用于人工岛等岛状非水面区域附近的波生流计算,从而消除了Hardy-Cross法实用化中的一个障碍.

关键词：人工岛波生流辐射应力循环补正残差

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珊瑚礁破碎带附近波浪演化和波生流实验研究

海洋科学 2017年第2期41卷 12-19页

作者：姚宇唐政江杜睿超蒋昌波长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410004 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410004

为了研究珊瑚岸礁破碎带附近波浪演化和波生流特性,通过水槽实验对规则波浪作用下珊瑚岸礁上沿礁分布的水位和流速进行了详细的测量。在典型卷破波条件下,测试了礁冠存在与不存在的两种情况。实验结果表明,多重波浪反射作用引起岸礁上... 详细信息

为了研究珊瑚岸礁破碎带附近波浪演化和波生流特性,通过水槽实验对规则波浪作用下珊瑚岸礁上沿礁分布的水位和流速进行了详细的测量。在典型卷破波条件下,测试了礁冠存在与不存在的两种情况。实验结果表明,多重波浪反射作用引起岸礁上形成不完全驻波,而破碎带附近的浅化作用则产生高次谐波,波浪破碎所耗散的波能主要来源于主频波,礁坪上透射波成分中二次谐波与主频波的能量相当;礁冠的存在引起破碎带宽度减小、礁坪上增水变大以及礁坪上各次谐波变小;礁冠不存在时,岸礁上波生流的沿礁分布与平直海岸相似,而礁冠的存在一定程度上阻碍了礁坪上水体向外海的回流。研究成果将丰富和发展珊瑚礁水动力学理论,并为岛礁工程的建设和维护提供一定的理论参考。

关键词：高次谐波波生流破碎带珊瑚岸礁

基于间断有限元方法的三维近岸波生流数值模型建立

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海洋工程 2014年第1期32卷 8-16页

作者：赵张益张庆河天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

在三维水动力模型中引入三维辐射应力,水滚影响以及波浪附加紊动效应,并基于间断有限元方法建立了非结构化网格三维波生流数值模型。采用实验室内斜坡地形条件下正向入射波在破波带附近产生的近底回流和斜向入射波产生的沿岸流对模型进... 详细信息

在三维水动力模型中引入三维辐射应力,水滚影响以及波浪附加紊动效应,并基于间断有限元方法建立了非结构化网格三维波生流数值模型。采用实验室内斜坡地形条件下正向入射波在破波带附近产生的近底回流和斜向入射波产生的沿岸流对模型进行了验证。结果表明,计算值与实测值吻合程度较好,该模型可以较好地描述三维近岸波生流。

关键词：波生流间断有限元法非结构化网格三维辐射应力近底回流沿岸流

远区台风“三巴”对河口波浪增水和波生流影响数值模拟研究

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海洋学研究 2019年第3期37卷 21-30页

作者：任剑波何青沈健郭磊城徐凡华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241 杭州绍逸环境技术有限公司浙江杭州310007 美国威廉玛丽学院弗吉尼亚海洋研究所美国弗吉尼亚州23062

波浪增水和波生流是河口泥沙输运、地貌演变和污染物扩散的重要动力之一,但目前关于远区台风影响下长江口波浪增水和波生流的研究比较缺乏。本文建立了覆盖东中国海的台风-天文潮-波浪耦合三维数值模型,研究了远区台风"三巴"对长江口波... 详细信息

波浪增水和波生流是河口泥沙输运、地貌演变和污染物扩散的重要动力之一,但目前关于远区台风影响下长江口波浪增水和波生流的研究比较缺乏。本文建立了覆盖东中国海的台风-天文潮-波浪耦合三维数值模型,研究了远区台风"三巴"对长江口波浪增水和波生流的影响。结果表明:波浪从台风中心向近岸传播过程中,能量耗散引起波浪作用力的衰减和辐射应力的增大,产生波浪增水,长江口波浪增水在0.05~0.20 m之间,占台风总增水值的15%~22%。从NW向入射的台风浪产生自北向南的波生沿岸流,垂向上呈现三维结构,平均流速在0.05~0.20 m/s之间,占风暴潮流的15%~50%,充分说明了远区台风可以对长江口波浪增水和波生流产生明显影响,研究成果可以为河口极值水位和流速计算、泥沙输运、水下三角洲地貌演变等研究提供参考。

关键词：远区台风长江口波浪增水波生流

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波浪漫滩边界对波生流数值计算的影响

海洋科学进展 2017年第2期35卷 176-188页

作者：汪鸿朱首贤李训强张文静聂屿解放军理工大学气象海洋学院江苏南京211101 河海大学海洋学院江苏南京211101

波浪漫滩是近岸波浪的小尺度运动,在实际海域的波生流数值计算中通常被忽略。本文基于Boussinesq方程的FUNWAVE模式,分别采用波浪漫滩边界、固壁边界、海绵边界进行Haller波浪港池物理模型实验的数值模拟,比较三种边界计算结果与实验观... 详细信息

波浪漫滩是近岸波浪的小尺度运动,在实际海域的波生流数值计算中通常被忽略。本文基于Boussinesq方程的FUNWAVE模式,分别采用波浪漫滩边界、固壁边界、海绵边界进行Haller波浪港池物理模型实验的数值模拟,比较三种边界计算结果与实验观测数据的误差,检验波浪漫滩边界对波生流数值计算的影响;然后设计了多种周期、波高的波生流数值模拟试验,分析多种波浪入射条件下波浪漫滩边界对近岸波生流数值计算的影响。结果表明,波浪漫滩对邻近区域波生流有明显影响,漫滩边界下的波生流计算结果更接近实验观测值,在近岸波生流数值模型中引入波浪漫滩边界可以提高波生流计算精度。

关键词：波浪漫滩波生流 Boussinesq方程数值模拟