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《第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会文集(上册)》2017年
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非线性水波在线性剪切流中的时域模拟

赵彬彬  杨婉秋  王战  段文洋  
【摘要】:波流相互作用一直是近岸工程中的研究热点。层析水波理论是一种强非线性水波理论,该理论没有引入任何小参数,只是引入了竖直方向上不同流层间速度变化的假设。本研究采用层析波浪理论,对周期性非线性水波与剪切流的相互作用进行了时域模拟。采用有限差分法对层析波浪模型进行求解,五点中心差分法进行空间离散,时间步进采用具有四阶精度的Adams预测-校正法。造波边界处将纯波与剪切流的结果进行线性叠加。由于层析波浪理论分为不同的级别,使用第五级别层析理论的计算结果对第三级别层析理论的结果进行自收敛分析,对于算例,第三级别浅水层析水波理论可以提供收敛结果。将收敛的计算结果与其他模型的计算结果进行了比较。在均匀流算例中,层析水波理论的结果与流函数波浪理论的结果吻合很好。在线性剪切流算例中,当波浪的非线性较弱时,在波形的对比中,第三级别浅水层析水波理论的结果与他人的弱非线性模型的结果吻合良好。当波浪非线性增强时,无流情况下,第三级别浅水层析水波理论的结果与流函数波浪理论的结果吻合很好,而他人的弱非线性模型的结果与这两种结果相差较大;有流且波浪非线性较强情况下,第三级别浅水层析水波理论的结果与他人的弱非线性模型的结果相差较大,由于第三级别浅水层析水波理论的结果通过自收敛性分析,因此认为层析水波理论的结果更为准确。

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