波浪破碎的一种混合湍流模拟模式

摘要：

近岸波浪的变形与破碎,一方面影响水体与泥沙运输,另一方面对消波护岸具有指导意义.本文提出一种三维混合湍流模拟模式方法,将求解区域分为造波区、波浪传播区和消波区.造波区采用层流模式,通过基于Fluent的二次开发的UDF方法在边界进行速度造波.这种方法在给定入口速度的条件下,根据已知波高进行精准插值,从而控制水的体积分数.在波浪传播区域,采用大涡模拟进行模拟研究,在消波区,采用RANS模型并利用多孔介质消波法进行消波.模型通过VOF方法捕捉波浪破碎过程中的自由面变化.本文对波高为5.5 cm的规则波(M1)、波高为13.5 cm的规则波(M3)、有效波高为7.75 cm的TMA谱单向不规则波(U1)和有效波高为19 cm的TMA谱多向不规则波(B5)展开了模拟研究,并与前人的相关实验结果作比较,各条件下模拟结果与实验结果吻合.模拟结果说明本文提出的模型能够准确模拟出波浪传播过程中的折射和绕射现象,并且能够捕捉的波浪破碎过程中的自由面变化,为三维波浪的传播与破碎的数值模拟提供一种模拟方法.

关键词：波浪破碎、湍流、数值模拟、混合模式、大涡模拟

所属期刊栏目：51

分类号：O35;P75

资助基金：国家重点项目 6140206040301 和广东省科技计划项目 2016A050502022 资助

在线出版日期：2020-01-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1712-1719