波浪對潮流影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、對于海岸河口地區(qū)，波浪和潮流是最基本的水動(dòng)力因素，對海岸帶的開發(fā)、利用和管理起著重要的作用。波浪與潮流之間存在著相互影響。由于時(shí)間尺度或空間尺度，兩者都存在很大的差別，因此研究波浪對潮流影響時(shí)存在很大的困難。波浪對于潮流的影響主要可以歸結(jié)為：波浪輻射應(yīng)力，波浪產(chǎn)生的表面和底部的邊界層，Stokes 漂流與Coriolis 波浪應(yīng)力。本文通過多重尺度展開方法，將以上的波浪影響，以附加項(xiàng)的形式添加到潮流方程中，研究其對潮位和流速過程的影響程

2、度。研究的內(nèi)容主要包括： 通過多重尺度展開方法，將波浪的影響參數(shù)化，推導(dǎo)出考慮波浪影響的潮流控制方程。利用量綱分析原理，對基本方程進(jìn)行量級分析，確定不同波浪影響因素的量級。依據(jù)其結(jié)果，建立三個(gè)計(jì)算區(qū)域，分析波浪不同的影響因素導(dǎo)致潮流引起的變化，并且建立考慮波浪不同影響的判別標(biāo)準(zhǔn)。 對于二維情況，由于不考慮潮流的垂向結(jié)構(gòu)，通過垂向積分后，波浪的影響因素主要為：波浪輻射應(yīng)力，底摩阻以及Stokes漂流。因此，只是針對小區(qū)域變

3、水深情況下進(jìn)行模擬。通過建立的理想地形，分析其對于潮位和流速影響，并且考慮波浪破碎后產(chǎn)生的沿岸流動(dòng)與潮流的疊加。從其計(jì)算結(jié)果中可以看出，無論是輻射應(yīng)力，底摩阻還是斯托克斯漂流的影響，均是通過流速過程體現(xiàn)的。 在三維條件下，詳細(xì)分析了不同波浪影響因素對于潮流潮位和流速的影響。根據(jù)量綱分析中得到的波浪影響的量級，在三種計(jì)算地形下，模擬了不同波浪影響因素對于潮流垂向結(jié)構(gòu)影響。從其計(jì)算結(jié)果中可以看出，Coriolis 波浪應(yīng)力使得潮流流

4、速垂向重新分布，其影響深度為 Stokes 深度，根據(jù)不同的位置，會產(chǎn)生不同的影響。Stokes 漂流對于潮流的影響，相當(dāng)于在潮流流速上添加一附加的流動(dòng)，表層影響最大，隨著深度的增加，影響逐漸減弱。波浪存在產(chǎn)生的表面和底部的邊界層對于潮流的影響，與波浪水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)有直接關(guān)系。表面邊界層對于水體影響很小，可以忽略。底部邊界層的影響隨著水深的減小而增大。在近岸區(qū)域，波浪輻射應(yīng)力對于潮流影響較大，使得水體在表層和底部流速均增大。 最后