风、浪、流多场耦合作用波浪传播演化机理对比分析

风、波浪与海流在海洋环境中具有强烈的耦合性,准确描述波浪在耦合场中的传播规律尤为重要。为揭示风、流与浪耦合工况的实时演化机理,本文采用Fluent构建数值波浪水池,改进了风-浪耦合边界自由液面处风与水质点速度方向的一致性;在此基础上,研究了各工况波浪传播的时空演化规律并分析了水质点速度分布特性,最终提炼出风、浪、流多场耦合机理。结果表明:提出的改进边界风-浪耦合造波技术具有良好的稳定性和有效性;风-浪耦合后波谷下沉导致二阶Stokes波不再保持“谷坦”特征,浪-流耦合导致波高显著减小、波长变长,并伴随出现波群现象;各工况水质点在水平和竖向速度的相位分布呈现花束状,同时在T0、T4相位分别达到正向、负向加速度极值。