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立面二维波浪变形的数值模拟

滕爱国  
【摘要】: 本文针对立面二维紊动波浪场的特点——二维、紊动性、具有自由 表面,建立了求解不规则地形情况下立面二维带自由表面紊动波浪场的 数学模型,该模型的特点是: 第一.从完整的N—S方程出发,采用张长高教授修正的k—ε模型 来封闭雷诺方程,作为紊动波浪场的控制方程。该模型在离散动量方程 的对流项时,计算内点采用三阶迎风格式,在边界点处应用一阶迎风格 式和二阶中心格式组合的偏心差分格式。在计算程式上,采用了性能较 好的压力迭代方法。 第二.采用VOF方法跟踪自由表面,在差分方法上应用施主与受主 单元模型求解流体体积函数F的输运方程,计算表明该方法能够很好的 模拟出各种地形下波浪表面的形状。 第三.在差分离散方法的基础上,采用通度概念,对不规则边界进 行处理。在近壁区范围内,采用壁函数技术解决壁面效应问题。 依据本文所建立的数学模型,对深水平底情况下的线性波的传播、 潜堤上椭余波的变形和波浪在斜坡上的变形进行了数值模拟,分别与理 论值和实测资料进行了比较,吻合良好。


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