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波流耦合作用下近岸流现象研究

陈志春  
【摘要】: 波浪是近海工程和海岸演变重要的水动力因素之一,伴随着质量、能量和动量的传输以及受潮位和海底地形的影响,海浪在向近岸传播过程中发生着剧烈的变化,伴随着波浪破碎将形成沿岸流和裂流等近岸流。波生近岸流是近岸区流场结构的重要组成部分,是沿岸输沙和岸滩演变的重要动力因素。近年来,海岸地区污染日益严重,随着对污染物输移扩散研究的深入,人们逐渐认识到了波浪变形、破碎及其产生的近岸流在海域中的重要作用。随着海滨旅游业的日益兴起,波浪破碎引起的近岸流的研究特别是裂流的研究成了当今国际研究的热点。 作者在阅读国内外大量文献的基础上,概括总结了关于沿岸流和裂流的数学模型研究方法。论文首先在前人已有工作的基础上,引入了一种基于辐射应力概念的准三维的近岸流模型,在该模型中耦合了REF/DIF1(联合折绕射)波浪模型,考虑了波流相互作用的影响;比以往的近岸流数学模型有了更大的进步。在模型的实际应用中,论文应用准三维的近岸流数学模型,对沿岸流和裂流现象分别进行了研究。 首先,应用准三维的近岸流数学模型模拟了规则波作用下不同坡度、不同波高、不同周期、不同糙率条件下产生的沿岸流,并结合国内外两个物理模型实验,对沿岸流的影响因素进行了研究;分析了波浪入射波高、入射角、周期以及底摩阻等因素对沿岸流分布的影响;并进一步研究了余弦平方岸滩地形上,波浪正向入射破碎产生的沿岸流情况。 最后,应用准三维的近岸流模型,对波流相互作用对裂流的影响做了探讨;在此基础上进一步结合实验模型,分析了正弦地形上的近岸流分布情况;并着重分析了波浪入射波高、入射角、底摩阻以及驼峰高度对裂流分布的影响。


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