沙壩溝槽地形上裂流實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模型研究.pdf

1、裂流是近岸波生流的重要組成部分，是一種離岸運(yùn)動的高速水流（可達(dá)2m/s），其范圍可從內(nèi)破波帶延伸至破波帶外。裂流對近岸物質(zhì)輸移、海底地形變化、海岸線演變及公共安全等方面有重要意義。本文主要從兩方面對裂流進(jìn)行了研究:進(jìn)行了沙壩溝槽海岸上裂流物理模型實(shí)驗(yàn);建立了基于高階Boussinesq水波方程的時(shí)域、近岸波生裂流數(shù)學(xué)模型。主要內(nèi)容包括:
　　1.物理模型實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)研究了單溝槽沙壩海岸上產(chǎn)生的波生裂流流場。實(shí)驗(yàn)在波浪水槽中

2、進(jìn)行，采用多組正向入射波浪，包括規(guī)則波、不規(guī)則波和波群。應(yīng)用高精度浪高儀陣列和流速儀陣列進(jìn)行多組重復(fù)量測，在全場范圍內(nèi)較密集地采集波面升高和流速數(shù)據(jù)。通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得全場波高、平均水面以及流速分布，其中流速數(shù)據(jù)包括平均流速（1/3水深）和三維垂向流速。利用六條垂直岸線斷面上的波高值，將關(guān)注區(qū)域的波浪場等勢線描繪出來，了解了波浪在當(dāng)前地形上傳播的變化過程。通過分析增減水等勢線和平均流場，對沿岸波浪分布差異對流場形態(tài)的影響進(jìn)行了敘述。

3、分析和對比了改變波浪條件（波高、周期）、壩頂水深、溝槽寬度對整個(gè)平均流場的影響。重點(diǎn)對溝槽及附近區(qū)域的垂向速度分布特點(diǎn)進(jìn)行了討論，在三維角度上對裂流的形態(tài)和發(fā)展進(jìn)行了分析。
　　2.波生流數(shù)值模型
　　發(fā)展了基于高階Boussinesq水波方程的時(shí)域、近岸波生裂流數(shù)學(xué)模型。控制方程具有全非線性特征，在中等水深具有較好的線性性能。采用渦粘性方法處理波浪破碎、窄縫方法處理海岸動邊界，使其適用于近岸波浪運(yùn)動?；谟邢薏罘址椒ê虯B