基于两相湍流珊瑚礁地形的波浪数学模型

摘要：

珊瑚礁地形的波浪非常复杂,礁坪破碎后的波浪对礁体、 防波堤等影响很大.为了更好地了解珊瑚礁地形下规则波的传播变形特征,文中基于雷诺平均的纳维埃-斯托克斯方程建立了珊瑚礁地形上的波浪数学模型,其中湍流模型采用两相的k-ωSST方程,数值模拟在OpenFOAM开源工具中进行.本模型通过文献中的物理实验数据进行验证,分析了珊瑚礁地形上的波高、增水和波面形态变化,并与标准k-ωSST模型的结果进行比较,结果表明:文中模型能有效减轻自由表面附近过度产生的湍流动能,波高和增水的模拟结果相比标准k-ωSST模型的更加准确;波浪在珊瑚礁地形上破碎时破波区的湍流动能主要集中在波峰附近,波谷的湍流动能则很小;在湍流动能的影响下,模型在破碎点处的波高减小、减水增大,破碎后的波能耗散增大.文中波浪数学模型可应用于珊瑚礁工程设计的波浪计算中.

关键词：湍流动能、波浪破碎、珊瑚礁、OpenFOAM、纳维埃-斯托克斯方程

所属期刊栏目：48

分类号：U652.3(港口工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目11572130

在线出版日期：2020-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：41-49