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剪切流引发港口共振的数值模拟研究
1
作者 陈俊毅 王岗 +2 位作者 付睿丽 陶爱峰 杨子原 《海洋工程》 北大核心 2025年第2期196-202,共7页
如同空气吹过风琴引起其管内空气共振,流速较强的剪切流经过港口时也可能引发港口水面发生共振现象。Fabrikant从理论上给出了引发不同港口共振模态的剪切流流速解析解,但从未得到物理模型试验或数值模拟的验证。为此,基于NHWAVE数值模... 如同空气吹过风琴引起其管内空气共振,流速较强的剪切流经过港口时也可能引发港口水面发生共振现象。Fabrikant从理论上给出了引发不同港口共振模态的剪切流流速解析解,但从未得到物理模型试验或数值模拟的验证。为此,基于NHWAVE数值模型,模拟不同剪切流引发的港口波动现象,检验Fabrikant所提理论的正确性。结果表明,剪切流抵达港口后将引发低模态水波共振,且共振波幅随着时间快速衰减。港内的最大振幅随着剪切流流速增大而增大,振荡持续时间随着剪切流流速增大而减小。在Fabrikant理论预测可引发港口共振的剪切流流速条件下,并未出现持续的港口共振现象。因此,文中的研究证实任意流速的剪切流均可引发港口共振,但该共振是瞬态的,其波幅随时间快速衰减。 展开更多
关键词 港口振荡 数值模拟 剪切流 nhwave
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人工采砂坑对规则波岸礁水动力特性的影响研究 被引量：4
2
作者 王旭 屈科 门佳 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-85,共17页
本文基于非静压单相流模型NHWAVE,系统分析了人工采砂坑对规则波岸礁水动力特性的影响。研究结果表明:人工采砂坑会使局部波高在坑前和坑内分别增大和减小,但是采砂坑对礁缘和礁后岸滩附近局部波高的变化无显著影响;采砂坑对平均水位的... 本文基于非静压单相流模型NHWAVE,系统分析了人工采砂坑对规则波岸礁水动力特性的影响。研究结果表明:人工采砂坑会使局部波高在坑前和坑内分别增大和减小,但是采砂坑对礁缘和礁后岸滩附近局部波高的变化无显著影响;采砂坑对平均水位的变化几乎没有影响。随着入射波高的增大,采砂坑附近局部波高的变化幅度相对减小,但礁坪上波浪增水随之增大。礁坪水深越大,采砂坑附近的局部波高变化幅度越大,但礁坪上的增水效应会随着礁坪水深的增大而减小。当波浪周期增大时,波高在坑前升高、坑内降低这一现象更为显著,小周期的波浪几乎不发生这种现象。人工采砂坑的位置、宽度和深度对规则波的传播变形均有显著影响;采砂坑从礁缘移动至岸线附近过程中,波高在坑前升高和坑内降低现象逐渐不明显,但岸线附近的平均水位逐渐增大;随着采砂坑宽度和深度的增大,岸线附近的平均水位逐渐减小。采砂坑的存在在一定程度上会增加波浪的反射系数;采砂坑的存在显著降低了波浪在岸线附近的爬高。研究结果可进一步为评估珊瑚礁上的采砂活动提供参考依据。 展开更多
关键词 岸礁 规则波 采砂坑 波浪增水 nhwave
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多向聚焦波作用下透水潜堤消波特性数值模拟研究 被引量：2
3
作者 虢磊 屈科 黄竞萱 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期483-496,共14页
本文采用非静压模型NHWAVE建立高精度三维波浪数值水槽,对多向聚焦波作用下透水和不透水潜堤消波特性进行数值模拟研究。通过计算结果与实验数据的对比,验证了该模型模拟多向聚焦波产生传播及多孔介质内流动的能力,进一步考虑了有效波... 本文采用非静压模型NHWAVE建立高精度三维波浪数值水槽,对多向聚焦波作用下透水和不透水潜堤消波特性进行数值模拟研究。通过计算结果与实验数据的对比,验证了该模型模拟多向聚焦波产生传播及多孔介质内流动的能力,进一步考虑了有效波高、水深、谱峰周期和传播角度等因素对潜堤消波特性的影响。结果表明:潜堤对多向聚焦波的最大波幅、最大水位、沿水深平均最大流速和波能均有显著消减作用,且透水潜堤因孔隙介质的存在消波性能更好。随着有效波高增大,堤顶处波浪破碎点前移,不透水潜堤消波性能受波高影响较大。水深越大,潜堤消波性能越低。透水潜堤对长周期波浪消减效果较差。传播角度越小,聚焦位置处波幅越大,波浪非线性作用越强。研究结果可为我们进一步保护沿海设施免受极端海洋环境的影响提供一定的参考。 展开更多
关键词 多向聚焦波 透水潜堤 非静压模型 nhwave 数值模拟
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基于非静压模型的非淹没刚性植物消波特性数值模拟研究 被引量：4
4
作者 蒋昌波 徐进 +2 位作者 邓斌 陈杰 屈科 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期591-600,共10页
基于非静压单相流模型NHWAVE,设计不同的计算工况,系统研究了规则波与非规则波作用下,非淹没刚性植物的消波特性。将计算结果和实验数据进行对比分析,验证了非静压模型NHWAVE计算植物消波特性的准确性。进一步研究了波高、周期和水深等... 基于非静压单相流模型NHWAVE,设计不同的计算工况,系统研究了规则波与非规则波作用下,非淹没刚性植物的消波特性。将计算结果和实验数据进行对比分析,验证了非静压模型NHWAVE计算植物消波特性的准确性。进一步研究了波高、周期和水深等因素对植物消波特性的影响,探讨了植物消波特性与这些水动力因素的内在联系。结果表明:非淹没刚性植物的消波效率受波高和周期的影响较大,水深对消波效率的影响很小。由于波浪非线性的影响,基于线性波理论的消波理论模型对植物消波能力的估计偏小。 展开更多
关键词 nhwave 拖曳力系数 植物消波 规则波 非规则波 刚性植物
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透水珊瑚岸礁亚重力波水动力特性数值研究 被引量：3
5
作者 王旭 屈科 门佳 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期152-167,共16页
基于非静压单相流模型(NHWAVE),对随机波浪在透水珊瑚岸礁上传播过程进行了数值模拟,综合考虑入射波高、礁坪水深、谱峰周期、透水层厚度、透水层孔隙率以及颗粒的中值粒径等因素对岸礁波浪水动力特性的影响,重点分析了短波波高、低频... 基于非静压单相流模型(NHWAVE),对随机波浪在透水珊瑚岸礁上传播过程进行了数值模拟,综合考虑入射波高、礁坪水深、谱峰周期、透水层厚度、透水层孔隙率以及颗粒的中值粒径等因素对岸礁波浪水动力特性的影响,重点分析了短波波高、低频长波波高、平均水位的沿礁变化,并与无透水层的岸礁情况进行了对比。研究表明:透水层的存在减弱了波浪在礁前斜坡的浅水变形和在礁缘附近的波浪破碎,显著降低了岸线附近的短波波高、低频长波波高以及波浪增水值,除此之外,透水层的存在会降低波浪在岸滩的最大爬高;透水层的孔隙率和颗粒的中值粒径对波浪传播变形特征的影响可忽略不计;入射波高和谱峰周期越大,岸礁透水层对短波、长波及波浪增水的影响越显著;当增大礁坪水深时,透水层对波浪的消减作用减弱;随着透水层厚度的增大,岸线附近的短波波高、长波波高和波浪增水值随之减小。 展开更多
关键词 透水岸礁 传播变形 低频长波 波浪增水 非静压单相流模型(nhwave)
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基于类海啸波型的岛礁水动力特性数值模拟研究 被引量：5
6
作者 卢坤 屈科 +2 位作者 姚宇 孙唯一 蒋昌波 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期121-132,共12页
基于非静压单相流模型NHWAVE建立了高精度二维数值波浪水槽,采用日本2011年实测真实海啸波型系统研究了海啸波在岛礁上传播变形的规律,并且分析了波高、礁坪淹没水深和礁前斜坡坡度等因素对孤立波和真实海啸传播变形的影响。结果表明,... 基于非静压单相流模型NHWAVE建立了高精度二维数值波浪水槽,采用日本2011年实测真实海啸波型系统研究了海啸波在岛礁上传播变形的规律,并且分析了波高、礁坪淹没水深和礁前斜坡坡度等因素对孤立波和真实海啸传播变形的影响。结果表明,相比孤立波,类海啸波的波长明显大于孤立波波长,在测点处引起的水面变化持续时间更长,同等波高情况下真实海啸波型比孤立波能够携带更多的能量,与岛礁的相互作用也更为复杂,在礁坪上形成的淹没水深约为孤立波的两倍。礁前斜坡坡度和礁坪淹没水深均对类海啸波的反射和透射系数有显著影响。随着礁前斜坡坡度的增加,反射系数和透射系数均逐渐增加。随着礁坪淹没水深的增加,反射系数逐渐减小,而透射系数逐渐增大。但是,反射系数和透射系数均随着入射波高的增加而逐渐减小。 展开更多
关键词 nhwave 非静压模型 类海啸波型 孤立波 岛礁 水动力模拟
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基于非静压模型三维极端波浪岸礁水动力特性数值模拟 被引量：1
7
作者 门佳 屈科 王旭 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2023年第3期482-494,共13页
该文基于非静压单相流模型(NHWAVE),对多向聚焦波在近岸岛礁地形上的传播和爬坡过程进行了数值模拟,综合考虑了有效波高、谱峰周期、水深、波浪入射角度以及岛礁前坡坡度和后坡坡度等因素对岸礁波浪水动力特性的影响,重点分析了最大波... 该文基于非静压单相流模型(NHWAVE),对多向聚焦波在近岸岛礁地形上的传播和爬坡过程进行了数值模拟,综合考虑了有效波高、谱峰周期、水深、波浪入射角度以及岛礁前坡坡度和后坡坡度等因素对岸礁波浪水动力特性的影响,重点分析了最大波高的沿礁变化及岸线附近最大爬高的变化规律。计算结果表明:有效波高、谱峰周期、水深及波浪入射角度对波群的传播有显著的影响;随着有效波高、谱峰周期及水深的增大,波群在后坡上的爬高也随之增大。随着波浪入射角的增大,波群在后坡上的爬高随之减小;当改变礁前斜坡坡度时波群在后坡上的爬高几乎不变,仅对礁前斜坡处的局部波高有影响;当增大礁后斜坡坡度时波浪在岸滩上的最大爬高随之增大,但对波浪在岸礁上的传播变形影响很小。该研究结果接近真实海况,可以为工程实际提供更可靠的依据。 展开更多
关键词 多向聚焦波 岛礁地形 nhwave 最大波高 最大爬高
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