改进的二维数值波浪水槽在波浪破碎中的应用

Song和Banner(2002,简称SB02)利用二维数值波浪水槽(Drimer和Agnon开发,并被Segre改进,简称DAS)研究了深水及中等水深下波群破碎,并依据波群内部能量调制和演变特性提出一个新的波浪破碎阈值.本文利用两个DAS改进模型对SB02的波浪破碎结果进行检验和比较,并研究底面斜坡坡度对SB02破碎判据的影响,其中第一个改进模型(简称MDAS1)修正了DAS中某些积分的计算错误,第二个改进模型(简称MDAS2)在自由表面上用三阶元取代原来的线性元.研究表明:MDAS1和DAS的结果非常一致;而MDAS2和MDAS1相比,波浪临界破碎时的造波板振幅、破碎时刻和局部能量极大值的最大平均变化率δmax都会发生变化,但MDAS2仍然符合SB02提出的破碎阈值.由MDAS1模拟中等水深下波群在坡度为1∶500、1∶300、1∶150和1∶100斜坡上的破碎结果表明:随着斜坡变陡,波群的局部能量极大值μ增大,δmax在临界非破碎情况下微弱变小,在临界破碎情况下急剧增大,SB02提出的破碎阈值在中等水深下坡度小于1∶100的斜坡上仍然有效.

台阶地形上波浪的传播与破碎(英文)

通过对开边界、入射边界、自由表面边界以及底边界的合理处理，用有限元法建立了基于Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的二维数值波浪水槽．利用这一数值模型，计算了波浪在台阶地形上的传播变形．基于运动学指标判断了波浪破碎的发生，并给出了临界破碎波高．实验结果证实了本文模型的可靠性，并给出了破碎后波高的衰减规律．

基于高阶边界元的三维数值波浪港池——波浪破碎的模拟

在势流理论的框架内,采用高阶边界元方法和混合欧拉-拉格朗日法,实现了对三维波浪破碎过程的数值模拟。数值模型使用可调节时间步长的基于二阶显式泰勒展开的混合欧拉-拉格郎日时间步进来求解自由表面的演化过程。在所使用的边界元方法中,采用16节点三次滑移四边形单元来表示,这种单元在单元内具有高阶的精度同时在单元之间具有良好的连续性。给出了孤立波的传播和周期性非线性波浪沿缓坡传播的计算结果,表明数值模型具有良好的稳定性。