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考虑能量损耗的全水非线性波传播数学模型与数值模拟

张俞  洪广文  冯卫兵  吴中  
【摘要】:基于洪广文提出的具有完全频散性,可考虑摩阻能量损耗、波浪破碎、风能输入及水底地形坡度、曲率影响的"缓变流场、水位、水底地形水域非线性波传播数学模型"的无流模型,建立了一个变网格的预测-校正-迭代隐式差分数值求解模式。将当前国内外反映水底地形局部坡度与曲率因子"J"统一表达为关于相对水深(kh)的一个多项式形式,并进行了各种公式中相关系数的比较。采用单坡地形验证了该差分求解模式的有效性和适用性,结果表明:单坡地形上非线性作用弱时(即Ur26),非线性模式、线性模式均与实测结果吻合良好;而Ur大时,线性模式失效,非线性模式与试验值较为接近,能模拟波浪传播直至破碎波参数的变化特性,且非线性强的区段,波长、波速非线性值较线性值增大。采用的模型能反应破波前后非线性特性,浅水部分较Boussineq型方程计算简便,有较强的适用性。

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