一、近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟（论文文献综述）
任聪[1]（2021）在《波生流对不同类型落潮三角洲地形演变的影响》文中研究表明落潮三角洲是砂质海岸潮汐汊道口外形成的沙质浅滩,是由于涨、落潮流进出潮汐通道时在出口处因水流扩散导致所携带的泥沙沉积而形成的三角洲。落潮三角洲是潮汐汊道动力地貌体系的组成部分,对于落潮三角洲的研究不仅开拓了潮汐汊道研究的新领域,而且对于航道整治、港口建设及海岸建设修复具有重要的意义。本文采用数值模拟计算的方法来研究波生流对不同类型落潮三角洲地形演变的影响。本文数值模拟计算所采用的模型主要有水动力模型、泥沙输移模型和地形演变模型,其中潮流作用和波生流主要通过水动力模型计算,输沙及通过泥沙输移模型计算,地形演变则采用地形演变模型计算。为保证数值模拟计算的准确性,水动力模型的验证采用数值解与实验数据和解析解对比的方法,泥沙输移模型的验证采用数值解与实验数据对比的方法。首先,本文以水东湾泻湖海岸落潮三角洲和湛江湾溺谷型海岸落潮三角洲作为数值模拟的对象,采用了考虑短波和加速度项的推移质输沙公式,通过数值模拟计算得到水东湾泻湖海岸地形在单独波生流作用下的地形演变结果,对水东湾区域的数值模拟计算表明新输沙公式整体上促进了潮汐通道两侧近岸的泥沙淤积。对两种输沙率分布情况的对比分析结果表明新推移质输沙率的加速度项和短波项具有促进西侧三角洲形成的作用,而水流项则促进了湾口东侧岬角处浅滩的形成。之后对与水东湾计算地形大小一致的湛江湾缩小地形进行数值模拟计算,表明不同地形对落潮三角洲地形演变的影响不同,具体体现在湛江湾东北侧浅滩对于波浪的侵蚀具有抑制作用。然后,本文选用湛江湾实际尺寸地形作为数值模拟对象,分别对潮流作用和波生流作用下湛江湾海域的流场分布及落潮三角洲的地形演变进行了数值模拟计算,流场的计算结果显示湛江湾的潮流流速大于波生流流速,且波浪在近岸区域发生破碎。由于地形分布的原因,湾口南北两侧落潮三角洲的生长发育趋势及幅度都不同,潮流作用更有利于促进湾口南侧的三角洲的形成,对于湾口北侧的三角洲发育作用不大。不同方向入射的波浪造成湾口南北两侧浅滩不同的冲淤变化,其中,EN和EEN方向来浪对于北侧的三角洲贡献较大,ES和ESS方向来浪更有利于促进湾口南侧落潮三角洲的形成。最后,本文通过收集实际测量的波浪数据模拟计算了湛江湾落潮三角洲的形成过程以及近期的演变过程,分析单一水动力在湛江湾落潮三角洲发育过程中的作用机理。其中潮流的作用主要是促进了湾口南侧的泥沙沉积,而波生流的作用主要是促进湾口两侧的泥沙沉积。对湛江湾近期落潮三角洲地形演变的模拟结果显示湛江湾东心滩近期受到冲刷,有向西南偏移的趋势,这与实测资料相符。
杨熠琳[2]（2020）在《桥梁群桩基础局部冲刷机理研究》文中指出跨河跨海大桥的安全性受到桥梁基础周围局部冲刷的影响。桥梁基础多为群桩形式,与单墩形式相比由于群桩结构的复杂性,使得其周围的床面冲刷机理更为复杂。本文针对群桩局部冲刷这一工程现象,通过探究群桩影响下的流场结构、水动力特征演变及泥沙输运,深入分析水-沙-结构物的作用关系,揭示桥梁群桩基础的局部冲刷机理。本研究对提高群桩局部冲刷预测的准确性,保证桥梁结构的安全,具有重要的理论指导和工程意义。本文通过水槽试验研究了不同群桩布置和水流条件下的群桩局部冲刷过程;基于高频粒子图像测速（PIV）技术揭示了群桩在不同桩间距和水流条件下的绕流流态及桩前马蹄涡特征;采用声学多普勒流速仪（ADV）获得了冲刷坑内流场特征随冲刷发展的演变规律;采用图像处理方法得到了振荡流作用下桩间悬沙浓度分布,结合流场特征并基于理论分析建立了新的输沙模型。主要研究成果如下:（1）通过水槽冲刷试验,观测不同群桩布置形式下的冲刷演变规律,建立了桩周冲刷深度随时间变化的关系曲线。对比群桩与单桩平衡冲深结果,重点探究桩间距（G/D）和水流弗洛德数（Fr）对群桩平衡冲刷深度及冲刷坑几何特征的影响,在此基础上修正了群桩冲刷预测公式。（2）通过PIV流场试验,明确了时均马蹄涡位置与桩径雷诺数ReD和G/D之间的关系,揭示了瞬态马蹄涡的生成和演变机制。表明桩前马蹄涡引起的床面切应力放大系数的极值在G/D=1.5情况下最大。桩间区域存在明显上升流和下降流,且随着来流流速和G/D的增大,上升流和下降流均增强。（3）冲刷坑内流场结果表明,随着冲刷坑的发展下潜水流和回流的强度增大,马蹄涡尺寸增大但涡量值降低。坑内时均流速和床面剪切力随冲刷发展而降低,导致冲刷速率的减小。群桩内部水流脉动强度的垂向分布保持相似性。冲刷坑的扩大抑制了群桩后大尺度尾涡的形成和规则性脱落。（4）振荡流作用下桩间区域底部出现向上的喷射流,是导致泥沙起悬扬起的主要动力。水质点流速与泥沙颗粒运动速度呈现明显的线性正相关,泥沙与水流之间存在很强的跟随性。基于扩散理论并考虑垂向流速的影响,得到悬移质浓度理论分布,并采用本文试验数据对其进行了验证。
郁重[3]（2020）在《平直斜坡上近岸波流场内污染物输移扩散特性研究》文中研究表明近几十年以来,在沿海区域经济建设发展突飞猛进的同时也带来了诸多近海环境生态问题,近岸海域的污染物输移扩散问题也成为人们的研究热点。本文以已有的平直斜坡上的沿岸流科学实验为基础,研究了近岸波流场内污染物在垂直岸线和沿岸方向的输移扩散规律,这不仅对近岸生态环境的保护、修复有重要意义,而且可以为近岸污染物预报、保护、排污设施选址等实际工程提供理论依据。本文围绕上述内容主要做了以下几方面工作:（1）首先利用MATLAB对物理实验中规则波及不规则波入射情况下采集到的所有墨水运动轨迹图像进行了灰度处理、二值化、空间转换、畸变校正等处理后得到世界坐标系下的污染物图像,在此基础上通过编写程序实现各波况中污染物团的形心点坐标和离散程度的获取,并追踪了每张图像中污染物在水平二维方向的形心点位置及离散程度的变化;（2）其次在污染物输移性方面,对规则波及不规则波况下污染物的形心点位置随时间的变化趋势进行了分析,并对其线形拟合计算得到各个波况污染物在沿岸方向和垂直岸线方向的输移速度,然后着重分析了输移速度与时均沿岸流速最大值的关系;在扩散性方面,将污染团离散程度与已有的高斯分布模型进行拟合来估计垂直岸线方向扩散系数。此外在上述计算结果的基础上对比分析了规则及不规则入射波参数对输移速度、时均沿岸流速最大值和扩散系数的影响。结果表明:规则波入射情况下,垂直岸线和沿岸方向的输移速度分别在0.008～0.03 m/s和0.06～0.08 m/s的范围内,在不规则波中则在0.0016～0.021 m/s和0.017～0.06 m/s范围内,说明在破波带内污染物主要在沿岸方向发生输移,在垂直岸线方向发生的较小输移,规则波情况中是由于辐射应力垂向分量的影响,而后者是受到质量输移流的影响;不论实在规则波或不规则波情况中,污染物沿岸方向的输移速度均约为对应波况下时均沿岸流速最大值的35%,且时均沿岸流速最大值随入射波波高增大而增大;在入射波周期一致、波高相近的条件下,规则波作用下污染物沿岸方向的输移速度和时均沿岸流速最大值均大于不规则波;规则波及不规则波况中垂直岸线方向的扩散系数分别在0.16×10-3～2.6×10-3 m2/s和2.3×10-4～2.2×10-3 m2/s的范围内,该系数均随入射波波高的增大而减小。（3）最后针对部分波况中出现的瞬时涡旋演化特性进行了分析,主要利用处理后的实验图像对涡旋驱动的污染物水平二维尺度及与破波带宽的相对关系进行了研究,然后通过对该污染物尺度变化及中心点位移量的拟合分析了瞬时涡旋对污染物输移扩散的影响。结果表明:沿岸流在垂直岸线方向的剪切运动导致破波带内产生瞬时涡旋,涡旋在演化过程中主要在沿岸方向发生输移,且其在不规则波况下的演化范围主要被约束在破波带宽度的0.2倍左右;涡旋驱动的污染物在沿岸方向的输移速度大于对应波况在该方向的污染物输移速度,在扩散性方面,所有波况中瞬时涡旋驱动的污染物在沿岸方向及垂直岸线方向的扩散速度均基本一致,且在不规则波入射情况下,该扩散速度随入射波周期和波高增大而增大。
刘必劲[4]（2019）在《近岸Duck Mouth型海漂垃圾收集装备结构型式及水动力研究》文中研究表明随着海洋产业的进一步发展以及各种海上活动的增多,海漂垃圾也越来越多地影响着近岸的海洋环境。这些海漂垃圾主要分布在旅游休闲娱乐区、农渔业区、港口航运区和海滨浴场等近岸海域,严重影响了海岸景观、船舶航行、海洋生物和人类健康。近年来,为保护海洋环境,海漂垃圾的清理问题已经成为国际海洋环境保护领域重要的议题。然而,目前海漂垃圾主要靠人工清理,方法和手段比较单一,加之近岸海域的水动力环境复杂,导致一直缺乏高效的、自动化的海漂垃圾清理方式。本文旨在提出近岸海域海漂垃圾收集装备的合理结构型式,并进一步开展相应的水动力研究,探索其波浪力的计算方法,最终通过原型试验检验相关研究成果在实际工程应用的可行性,达到了丰富近岸海域海漂垃圾收集方法和装备结构型式的目的。本文首先开展海漂垃圾分布和分类的调查研究,分析了海漂垃圾的漂移轨迹;在考虑装备布置区域地形、水文和地质等条件的基础上,提出了适用于近岸海域的海漂垃圾收集装备的新型结构型式和收集方法。其次,采用理论分析、数值模拟、物理模型试验和现场原型试验相结合的研究方法,对海漂垃圾收集装备水动力特性和垃圾收集性能开展了系统研究,主要包括:1、基于FVCOM海洋环流数学模型和SWAN近岸波浪传播模型,建立了综合考虑风、浪、流的海漂垃圾漂移轨迹预测模型,通过数值模拟获取海漂垃圾的运动规律,从而有效地解决收集装备的布放选址问题。2、提出了适用于近岸海域的海漂垃圾自驱动收集技术和装备结构型式,并在实际海域开展了原型观测试验研究。海漂垃圾收集装备包括拦截装置和收集装置,向外海呈鸭嘴（Duck Mouth）型布置,利用波浪和海流动力驱动,可全天候、无耗能、自动收集近岸海域的海漂垃圾。3、对收集装备主体结构水动力荷载的计算方法开展了大量的理论分析。拦截装置作为收集装备的主体结构,主要包括漂浮水平圆柱、带下部裙摆水平圆柱等型式,圆柱在海水中的浸没深度较浅。基于拦截装置浅浸没的特点,通过改进Morison方程和阶梯逼近解析法,分别提出了适合小尺度和大尺度的浅浸没水平圆柱波浪力的理论计算方法。4、采用粘性流数值模拟和物理模型试验相结合的方法,揭示了带下部裙摆拦截装置的水动力特性,提出了基于该结构波浪力预测经验公式的缆绳拉力简易计算方法,并通过模型试验进行验证。结果表明,通过该计算方法得出的缆绳拉力值较试验结果偏保守,可作为工程设计的依据或用来校核缆绳拉力动力分析模型的计算结果。5、为了检验近岸Duck Mouth型海漂垃圾收集装备在海上的应用性能,针对垃圾收集率和装备运动响应等要素开展了海上原型观测试验研究。结果表明,近岸Duck Mouth型海漂垃圾收集装备具有较好的垃圾收集性能。在常规天气下,海漂垃圾拦截率达93%,收集率为60%,运动响应中的最大垂荡值0.2m,为完善和丰富收集装备设计提供参考。
郐艳荣[5]（2019）在《波浪运动及其对近海岸桥梁下部结构作用研究》文中进行了进一步梳理跨海桥梁受到波浪作用,包括波浪荷载及桥墩或桩基结构的冲刷,安全性受到严重威胁,引起了国内外学者的广泛关注。飓风、海底运动均可能产生大型波浪,潜存对近岸结构物的巨大破坏作用。目前关于波流对跨海桥梁安全影响的研究还存在一些问题,如:海底运动与波浪相互作用的研究还不够深入,海底变形诱发的波浪特性仍不十分明确;波浪传播到近岸所发生的变形甚至破碎及其水动力特性十分复杂;波浪与近海岸桥梁复杂下部结构的相互作用研究还不多见。本文围绕跨海桥梁的波浪作用问题,基于流体运动的基本方程和泥沙运动理论,通过数值和试验方法开展研究。分析了海底运动诱发波浪及波浪近岸传播变形的机理,研究了近海岸桥梁下部不同型式结构所受波浪荷载作用,并进一步讨论了冲刷和波浪荷载对近岸结构物的影响。主要研究结论如下:（1）基于流体运动基本方程和海底变形的正弦函数假定,研究了底部运动参数对波浪特性的影响规律,得到了最大波高发生时段的海底运动频率条件及位移幅值与水深之比值。与线性模型计算结果的对比表明当海底运动周期参数小于1且位移幅值与水深之比值ζ0/h大于0.025时,非线性不可忽略,并分析得到各控制项的占比。（2）基于雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型模拟研究了岸滩坡度对波浪传播破碎的影响。在岸滩坡度较大变化范围内,考虑了流体的粘性和脉动性,延伸了孤立波近岸破碎标准的适用范围,得到了破碎波和非破碎波条件下,岸滩坡度对水动力特性的影响规律。（3）研究了入射波浪和近岸复杂结构型式对波浪荷载的影响。在本文特定条件下,得到群桩整体受力随桩间距和波浪入射方向变化幅度较小,而KC数和入射波高对群桩波浪力的影响呈幂指数规律。由于桥梁下部结构（桩基+承台+桥墩）阻水面积沿垂向变化较大,故与KC数相比,入射波高对近海岸桥梁下部结构受力的影响更显着。（4）通过试验及数据分析,得到陡坡床面冲刷是桥墩周围总冲刷的主要成分,其占比与陡坡高度等有关。基于近岸波流冲刷物理过程及桩柱所受波浪荷载的实时变化,进行了桩柱结构动力分析。结果表明桩柱固有频率随冲刷深度增加而减小,桩顶位移随冲刷深度和波浪荷载变化显着,本文计算条件下,冲刷过程中桩顶位移最大增幅约为不考虑冲刷条件下桩顶位移的2倍。
牟虹宇[6]（2019）在《波生流对黄河三角洲地形演变的影响数值模拟》文中指出本文应用潮流方程、考虑了辐射应力的动量方程与波能方程耦合,建立了同时考虑了波浪和潮流影响的水动力模型,并采用ADI格式对其进行离散求解,然后利用Soulsby输沙率公式建立了泥沙输移模型。并利用地形演变方程进行对地貌变化进行模拟。为了研究单独水动力对黄河三角洲地形的影响,采用1996年黄河三角洲实测水深数据作为模拟地形,取有黄河三角洲实测波浪、径流、潮流、风成余流入射边界条件模拟了黄河三角洲自1996年改汊后在单独波浪、径流和潮流和余流的作用下,其流场和地形演变特征。为了研究加入波生流后的耦合水动力对黄河三角洲地形演变的影响,仍以1996年地形为算例,取前一部分内容的波浪、径流和潮流入射条件,探究波浪和径流、波浪和潮流耦合作用时流场特征和地形演变规律并将结果与前文中单独水动力结果作对比,探究波生流的贡献。为了研究黄河三角洲在人工改汊前后的地形演变规律,依据1990年年黄河三角洲实测水深建立计算模型,并根据1986年的河口来水来沙资料通过加权设定边界径流流速和悬沙浓度,模拟1990至1999年黄河三角洲流场和地形演变,结果表明波生流是迎浪侧海岸侵蚀的主要原因,径流量和悬沙浓度决定了河口的冲淤形态,潮流对老河口以南区域冲刷作用强烈,对北部海岸侵蚀起促进作用。
纪超[7]（2019）在《波流耦合作用下三维泥沙输运和岸滩演变的数值模拟》文中研究说明沙质海岸的泥沙运动及岸滩演变是海岸动力学研究的重要课题。本文在全面考虑各种水沙运动机理的基础上建立了沙质海岸三维泥沙输运和岸滩演变数值模型,并利用大量实验室和现场数据对模型进行了验证。论文的具体研究内容和结论如下。（1）从拉格朗日波浪解出发,推导了考虑海底坡度影响的新型三维辐射应力公式,该公式可以更好地满足辐射应力梯度与静压梯度的平衡,而且在推导过程中保证了自由表面处波浪压力瞬时为零的合理边界条件。（2）基于FVCOM水动力模型和SWAN波浪模型,发展了一个非结构化网格三维波流实时耦合模型。水动力和波浪模型的数据交换利用MCT耦合器实现。模型综合考虑了三维辐射应力、波面水滚、波流共同作用下的水平涡粘系数和底部切应力。（3）通过近岸流算例对建立的波流耦合模型进行了验证,结果表明模型可以较好地模拟各种波生近岸流现象。另外,比较了四个辐射应力公式在模拟近岸流时的表现。模拟结果表明,采用不同公式模拟得到的波高及波浪增减水分布基本一致,波生沿岸流也相差不大,均与实测数据吻合。但在底部离岸流及近岸复杂裂流的模拟中,本文推导的新型三维辐射应力公式相比其他公式给出了更为令人满意的结果。（4）在波流耦合模型的基础上建立了三维非粘性泥沙输运和岸滩演变数学模型。模型中悬移质输沙采用三维对流扩散方程进行求解,悬移质与床面泥沙交换以源、汇项的形式体现,同时模型考虑了泥沙浓度对流体密度的影响和波流共同作用下泥沙扩散系数等。推移质输沙计算则充分考虑了波浪速度不对称性、加速度不对称性和底坡的影响。泥沙模型计算的悬移质冲刷和淤积通量以及推移质输沙率均用于计算地形的演变,而地形变化也会反馈给波浪模型、水动力模型和泥沙模型,实现了波流动力、泥沙与地形演变的耦合过程模拟。（5）采用大量实验室和现场数据对建立的三维泥沙输运和岸滩演变模型进行了验证。模拟算例包括沙槽迁移、沙坝迁移、防波堤掩护下的岸线演变、T型堤附近的岸滩演变、多组分泥沙输运以及现场尺度的岸滩演变。模拟结果表明,本文所建立的模型可以合理模拟大浪和常浪两个时期的岸滩剖面变化,以及横向和沿岸两个方向的泥沙输运。模型可以用于描述较大时空尺度的近岸岸滩变化。
徐卢笛[8]（2019）在《波浪和水流共同作用下的泥沙输移和岸滩演变耦合数值模型研究》文中指出近岸地区在潮流和波浪的作用下,泥沙运动过程复杂,尤其在风暴潮期间,受台风浪的影响,会引起剧烈的泥沙输移和岸滩侵蚀,给海岸带环境造成严重的破坏。风暴潮过程中水流流态复杂、具有强非恒定性,床面会在短时间内发生剧烈冲淤,悬沙浓度高且随时空变化显着,水流运动、泥沙输移和地形冲淤三者之间相互影响,其耦合作用不能完全忽略。因此,本文建立了考虑波、流共同作用的水动力-泥沙-地形耦合数值模型,模型首先分别采用非静压波浪数学模型和位相平均的SWAN模型来考虑波浪的效应,进而在水动力模块中考虑床面冲淤变化及其引起的泥沙浓度变化对挟沙水流运动的影响,以实现对水流运动、泥沙输移和地形冲淤变化三个物理过程的耦合计算。论文分别采用多个典型案例对两种不同波流耦合模式下的水-沙-床耦合模型进行了验证,并将其应用于墨西哥湾Santa Rosa堰洲岛,计算分析Ivan风暴潮漫滩冲刷引起的泥沙输移和地形冲淤演变过程。主要研究成果及结论如下:（1）非静压水-沙-床耦合模型通过考虑垂向加速度变化对动水压强的贡献,对流速和水位进行修正,以体现波浪对水流和泥沙运动的影响,同时考虑了波浪破碎引起的湍流混合。与基于静压假定的模型相比,非静压水-沙-床耦合模型能够更好地模拟波浪、洪水波传播过程中水面非线性波动现象和床面冲淤变化规律。动水压强主要分布在床面冲刷坑处,极值出现的位置与水面波动位置对应,动水压强是水流在竖直方向上运动的主要因素;当水跃发生时,水跃处的动水压强为静水压强的2-3倍;对比基于静压假定的模型和非静压水-沙-床耦合模型的床面计算结果,二者差异主要存在于动水压强集中的地方。（2）位相平均的水-沙-床耦合模型通过考虑波浪的辐射应力以体现波浪对水流和泥沙运动的影响,模型能够有效模拟近岸地区水流、泥沙运动与地形的冲淤演变。计算表明,波浪对地形演变的作用受到风暴潮潮位的影响,当潮位较小时,波浪会造成床面的显着变化,斜向入射波会使得床面冲淤呈现出明显的不对称性,当风暴潮潮位增加使得水深与波长之比大于0.15时,波流耦合模型计算的地形冲淤变化与不考虑波浪作用模型计算结果的绝对误差是最大地形变化的5%,但前者计算时间增加了 一倍。（3）风暴潮对Santa Rosa堰洲岛漫滩冲刷过程可以分为近岸冲刷、前部沙丘冲刷、整体漫滩冲刷三种情况。对于地势平坦的地形,泥沙更易被大量输运至堰洲岛后方海域,形成三角洲;而对于前后均存在沙丘这样发育良好的地形,泥沙流失显着少于其他地形,对近岸起到更好的保护作用。在Santa Rosa堰洲岛漫滩冲刷过程中,堰洲岛后方海域内最大淤积深度达到2m,岸线最大后移距离达到300 m,模拟所得3处决口区域与实际测得的决口情况相符。非静压水-沙-床耦合模型和位相平均的水-沙-床耦合模型计算得到的床面演变结果基本一致。
李文俊[9]（2018）在《基于无积分节点间断有限元的二维水动力数学模型研究》文中研究表明河口海岸二维水动力和大范围风暴潮的数值模拟对港口设计建设、海洋水文研究、岸滩保护、沿海居民及建筑安全都具有十分重要的意义。目前众多传统二维水动力数值模型在稳定性、局部守恒性、间断捕捉、高精度、计算效率等其中一方面或者多方面还存在不足。间断有限元方法结合了有限元法和有限体积法的优点,具有稳定、高精度、利于自适应网格生成、易于并行算法实现、保证局部守恒的诸多优势。本文采用无积分节点间断有限元方法离散二维浅水方程,对控制方程中的源项进行完善,初步建立起了用于河口海岸水流运动模拟的二维水动力模型。本文的主要成果如下:（1）在浅水方程中加入了科氏力项、风应力项、底摩阻项和水平扩散项并利用无积分间断有限元离散建立二维水动力数值模型,选取合适的理想算例对各源项计算的合理性进行了验证。验证后的模型应用于海南省三亚市红塘湾海域的实际潮流模拟中,模拟结果与全潮水文观测数据吻合良好。模型具备了模拟河口海岸二维水动力的基本功能。（2）考虑波浪与潮流共同作用的情况,在模型中加入了辐射应力项、波面水滚项、波流共存时的底部切应力项和水平扩散项,分别选取无结构物和有结构物的沿岸流物模实验,设计相应算例进行了模拟。模拟结果与实验数据吻合良好,表明模型具备了较为合理的波流耦合模拟功能。（3）考虑模拟大范围潮流及风暴潮的情况,选取极射赤面投影的方法将经纬坐标的二维浅水方程投影至平面坐标系中,采用本文的数值方法求解这一控制方程,并将其应用于实际潮流的模拟中。模拟结果与实测数据及本文建立的直角坐标模型模拟结果吻合良好,表明本文初步建立的可用于大范围海域水动力模拟的数值模型是可行的。
韩露[10]（2018）在《二维泥沙与地形演变无积分节点间断有限元数学模型研究》文中研究指明泥沙输运和地形演变是河口海岸学研究的重要课题。为了合理模拟地形变化过程中泥沙运动问题,本文基于无积分节点间断有限元方法建立了波流共同作用下的二维泥沙数值模型,并在收集资料验证模型后将模型应用于实际海域悬沙运动模拟。本文主要研究工作和结论如下:在总结波流作用下二维泥沙数值模型相关研究现状与成果的基础上,选取参考浓度法和平衡浓度法作为对流扩散方程方程中的源项,用无积分节点间断有限元法对模型控制方程进行空间离散,通过SWAN计算的结果提供波浪场,求解波流共同作用下的泥沙运动和地形演变。收集不同的解析解和实验测量算例对模型进行了验证。对流扩散理想算例表明,模型可以有效求解对流扩散方程,且在不同阶数下均能达到最优收敛阶O（p+1）。泥沙悬扬算例表明,模型可以有效地模拟泥沙悬扬以及输移过程。沙波演变算例表明,模型可以精确地模拟地形演变过程。溃坝动床算例表明,模型能够合理模拟复杂水流及其引起的泥沙冲淤导致的快速地形演变问题。泥沙水槽迁移算例表明,模型能够有效模拟波流共同作用下长期的泥沙运动和地形演变过程。模型最后应用于三亚红塘湾实际海域泥沙运动的模拟中,模拟了在潮流作用下海域的泥沙运动,模拟结果和测站实测结果吻合较好。进一步对潮流和波浪共同作用下的悬沙场进行了模拟分析,讨论了不同波浪条件对红塘湾海域流场以及含沙量的影响,为三亚红塘湾附近的工程建设提供了有效的依据。
二、近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟（论文提纲范文）
（1）波生流对不同类型落潮三角洲地形演变的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内三角洲相关研究进展 |
| 1.2.2 水东湾落潮三角洲相关研究进展 |
| 1.2.3 湛江湾落潮三角洲相关研究进展 |
| 1.2.4 波生流对三角洲地形演变影响的相关研究进展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 计算模型 |
| 2.1 水动力计算模型 |
| 2.1.1 基本方程 |
| 2.1.2 水动力计算模型的数值离散 |
| 2.1.3 波浪方程的数值离散 |
| 2.1.4 边界条件 |
| 2.2 泥沙输移计算模型 |
| 2.2.1 考虑短波的推移质输沙公式 |
| 2.2.2 悬移质输沙方程 |
| 2.2.3 Sousbly全沙输沙方程 |
| 2.2.4 Hansen全沙输沙公式 |
| 2.3 地形演变计算模型 |
| 2.3.1 地形演变基本方程 |
| 2.3.2 地形演变方程的数值离散 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 计算模型验证 |
| 3.1 水动力计算模型验证 |
| 3.1.1 环流验证 |
| 3.1.2 波生流验证 |
| 3.2 泥沙输移模型验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 波生流对水东湾落潮三角洲地形演变的影响 |
| 4.1 水东湾概况 |
| 4.2 计算模型设置 |
| 4.3 波浪场模拟结果 |
| 4.4 波浪对地形演变的影响 |
| 4.5 输沙率对地形演变的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 波生流对湛江湾落潮三角洲地形演变的影响——缩小地形 |
| 5.1 湛江湾概况 |
| 5.2 计算模型设置 |
| 5.3 波浪场模拟结果 |
| 5.4 波浪入射角对流场的影响 |
| 5.5 不同方向入射波浪对地形演变的影响 |
| 5.6 地形不同对落潮三角洲形成的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 湛江湾地形演变数值模拟 |
| 6.1 单独潮流作用对湛江湾落潮三角洲地形演变的作用 |
| 6.2 单独波浪作用对湛江湾落潮三角洲地形演变的作用 |
| 6.3 落潮三角洲发育过程模拟 |
| 6.4 湛江湾落潮三角洲近期演变模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）桥梁群桩基础局部冲刷机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状综述 |
| 1.2.1 群桩局部冲刷研究 |
| 1.2.2 平床桩柱绕流特征 |
| 1.2.3 冲刷坑内流场特性 |
| 1.2.4 桩柱周围泥沙运动 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 2 不同水流条件下的群桩冲刷试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验设置 |
| 2.2.1 试验设备 |
| 2.2.2 试验条件 |
| 2.2.3 试验步骤及测量内容 |
| 2.3 冲刷深度随时间的变化 |
| 2.4 群桩平衡冲刷深度 |
| 2.4.1 与桩间距和弗洛德数的关系 |
| 2.4.2 修正群桩冲刷预测公式 |
| 2.5 群桩平衡冲刷坑 |
| 2.5.1 冲刷坑形几何特征 |
| 2.5.2 冲刷坑底剖面特征 |
| 2.5.3 冲刷坑面积和体积 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 冲刷初期群桩绕流及桩前马蹄涡特征研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验设置 |
| 3.2.1 试验布置 |
| 3.2.2 水流条件验证 |
| 3.3 桩前马蹄涡动力学特征 |
| 3.3.1 马蹄涡时均特征 |
| 3.3.2 马蹄涡瞬态特征 |
| 3.3.3 马蹄涡的动力作用 |
| 3.4 不同断面流场特征 |
| 3.4.1 桩柱中心面流场 |
| 3.4.2 群桩中轴面流场 |
| 3.4.3 群桩周围其他纵剖面流场 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 冲刷过程中群桩周围三维流场特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验设置 |
| 4.2.1 试验装置及步骤 |
| 4.2.2 水流条件验证 |
| 4.3 随冲刷坑发展的水动力特征研究 |
| 4.3.1 时均特征值的演变 |
| 4.3.2 脉动特征值的演变 |
| 4.3.3 床面剪切速度分布 |
| 4.4 群桩周围流动特征的空间分布 |
| 4.4.1 流线空间分布 |
| 4.4.2 时均特征值的分布 |
| 4.4.3 脉动特征值的相似性 |
| 4.5 瞬态分析 |
| 4.5.1 象限分析 |
| 4.5.2 能谱分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 群桩冲刷过程中桩间水沙作用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验设置 |
| 5.2.1 振荡流水槽 |
| 5.2.2 PIV测量设置 |
| 5.2.3 试验条件 |
| 5.2.4 粒子图像处理 |
| 5.2.5 悬移质浓度的计算 |
| 5.3 冲刷结果 |
| 5.3.1 冲刷地形 |
| 5.3.2 平衡冲刷深度 |
| 5.4 桩间区域悬移质运动 |
| 5.4.1 悬移质浓度分布 |
| 5.4.2 冲刷过程中悬移质输沙 |
| 5.5 冲刷过程中流场特征分析 |
| 5.5.1 瞬态振荡流场 |
| 5.5.2 桩间区域上升流 |
| 5.6 流场特征与悬移质运动的关系 |
| 5.6.1 水、沙特征量的相关性研究 |
| 5.6.2 流场特征量与输沙关系的建立 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）平直斜坡上近岸波流场内污染物输移扩散特性研究（论文提纲范文）
| 学位论文答辩信息表 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 破波带内污染物运动研究进展 |
| 1.2.2 波流场瞬时涡旋不稳定运动研究进展 |
| 1.2.3 图像几何校正技术的应用现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 实验简介 |
| 2.1 实验装置及地形 |
| 2.2 实验内容 |
| 2.3 实验入射波条件及平均沿岸流结果 |
| 第三章 图像形心点追踪及MATLAB实现 |
| 3.1 墨水图像处理 |
| 3.1.1 墨水团区域获取 |
| 3.1.2 空间转换及畸变校正 |
| 3.2 形心点及离散程度追踪 |
| 3.3 MATLAB程序化 |
| 第四章 波流场内规则波情况下污染物的输移与扩散 |
| 4.1 污染物输移性分析 |
| 4.1.1 污染物在沿岸方向和垂直岸线方向的输移速度 |
| 4.1.2 时均沿岸流速最大值与污染物输移速度的关系 |
| 4.2 污染物扩散性分析 |
| 4.2.1 垂直岸线方向扩散系数的估计 |
| 4.2.2 规则入射波况对污染物扩散系数的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 波流场内不规则波情况下污染物的输移与扩散 |
| 5.1 污染物输移性分析 |
| 5.1.1 污染物在沿岸方向和垂直岸线方向的输移速度 |
| 5.1.2 时均沿岸流速最大值与污染物输移速度的关系 |
| 5.2 不同入射波况污染物输移速度的对比分析 |
| 5.3 污染物扩散性分析 |
| 5.3.1 垂直岸线方向扩散系数的估计 |
| 5.3.2 不同入射波况对污染物扩散系数的影响对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 破波带内瞬时涡旋驱动下的污染团输移与扩散 |
| 6.1 瞬时涡旋时空域及输移扩散特征分析 |
| 6.1.1 涡旋演化特性 |
| 6.1.2 瞬时涡旋输移扩散特性 |
| 6.2 瞬时涡旋产生理论分析——沿岸流不稳定运动 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）近岸Duck Mouth型海漂垃圾收集装备结构型式及水动力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外海漂垃圾收集装备及方法 |
| 1.3 海漂垃圾收集装备相关水动力特性研究现状 |
| 1.3.1 理论分析 |
| 1.3.2 物理模型试验 |
| 1.3.3 数值模拟 |
| 1.3.4 存在的问题 |
| 1.4 本文工作内容 |
| 2 海漂垃圾漂移轨迹预测 |
| 2.1 海漂垃圾分布和分类 |
| 2.1.1 垃圾分布 |
| 2.1.2 垃圾分类 |
| 2.1.3 分类结果分析 |
| 2.2 水动力学模型 |
| 2.2.1 FVCOM模型 |
| 2.2.2 SWAN模型 |
| 2.2.3 耦合方法 |
| 2.2.4 拉格朗日质点追踪法 |
| 2.2.5 海漂垃圾漂移轨迹预测模型 |
| 2.3 水动力模型验证 |
| 2.3.1 计算设置 |
| 2.3.2 水位和潮流验证 |
| 2.3.3 海漂垃圾漂移轨迹验证 |
| 2.4 海漂垃圾漂移轨迹模拟结果 |
| 2.4.1 流场特性 |
| 2.4.2 特征点流速矢量分析 |
| 2.4.3 海漂垃圾漂移轨迹 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 Duck Mouth结构型式提出 |
| 3.1 Duck Mouth结构选型原则 |
| 3.1.1 平面布置原则 |
| 3.1.2 拦截装置尺度 |
| 3.1.3 收集装置尺度 |
| 3.2 Duck Mouth结构型式 |
| 3.2.1 总体结构介绍 |
| 3.2.2 拦截装置 |
| 3.2.3 叶轮驱动式收集装置 |
| 3.2.4 桩基门式收集装置 |
| 3.2.5 结构适用性探讨 |
| 3.2.6 大屿岛Duck Mouth结构型式初选 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 Duck Mouth主体结构水动力分析理论及方法 |
| 4.1 解析理论研究 |
| 4.1.1 小尺度拦截装置波浪力 |
| 4.1.2 大尺度拦截装置波浪力 |
| 4.2 粘性流数值模拟方法 |
| 4.2.1 控制方程 |
| 4.2.2 计算网格设置 |
| 4.2.3 流场求解 |
| 4.2.4 界面捕捉重构方法 |
| 4.2.5 固体边界处理 |
| 4.3 物理模型试验 |
| 4.3.1 模型设计 |
| 4.3.2 试验设备及布置 |
| 4.3.3 试验内容 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Duck Mouth主体结构水动力研究结果与分析 |
| 5.1 小尺度拦截装置 |
| 5.1.1 规则波作用下波浪力变化规律 |
| 5.1.2 自由液面变化规律 |
| 5.1.3 不规则波作用下波浪力变化规律 |
| 5.2 带下部裙摆拦截装置 |
| 5.2.1 波浪力变化规律研究 |
| 5.2.2 波浪力预测经验公式 |
| 5.2.3 缆绳拉力研究 |
| 5.3 大尺度拦截装置 |
| 5.3.1 大尺度拦截装置所受波浪力研究 |
| 5.3.2 自由液面变化规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Duck Mouth海上原型试验研究 |
| 6.1 试验区域 |
| 6.1.1 地理位置 |
| 6.1.2 水文条件 |
| 6.2 试验设备 |
| 6.2.1 监测设备 |
| 6.2.2 Duck Mouth实物研制 |
| 6.3 Duck Mouth垃圾收集效率测试 |
| 6.3.1 试验方法 |
| 6.3.2 收集效率分析 |
| 6.3.3 垃圾清理效果 |
| 6.4 波浪作用下收集装备的运动响应 |
| 6.4.1 双目立体视觉测量系统 |
| 6.4.2 Duck Mouth运动响应原型试验研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）波浪运动及其对近海岸桥梁下部结构作用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 海底运动与波浪 |
| 1.2.2 孤立波的近岸传播变形 |
| 1.2.3 波浪力计算方法 |
| 1.2.4 桥墩冲刷及其对结构的影响 |
| 1.3 关键问题与研究内容 |
| 1.3.1 目前存在的问题 |
| 1.3.2 主要内容 |
| 1.4 研究方法与技术路线 |
| 2 海底运动诱发水面波浪的研究 |
| 2.1 数值模型建立 |
| 2.1.1 海底变形模型 |
| 2.1.2 波流水动力方程 |
| 2.1.3 方程的离散及初始和边界条件 |
| 2.1.4 计算域设置和网格划分 |
| 2.1.5 势流模型 |
| 2.2 模型的验证 |
| 2.2.1 验证条件及参数取值 |
| 2.2.2 验证结果 |
| 2.3 海底运动诱发波浪的计算结果分析 |
| 2.3.1 计算条件汇总 |
| 2.3.2 波面时程曲线分析 |
| 2.3.3 底部运动参数对流场的影响 |
| 2.4 波浪特征及模型分析 |
| 2.4.1 波形和频谱分析 |
| 2.4.2 海底运动区域内波面最大抬升分析 |
| 2.4.3 波浪模型的讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 受岸坡影响的波流水动力特性 |
| 3.1 数值模型构建 |
| 3.1.1 波流水动力模型 |
| 3.1.2 计算域及初始、边界条件 |
| 3.1.3 网格划分 |
| 3.1.4 模型验证 |
| 3.2 近岸孤立波传播变形分析 |
| 3.2.1 计算条件 |
| 3.2.2 坡度对波面形态的影响 |
| 3.2.3 岸坡上的波破碎 |
| 3.2.4 破碎特性及影响因素 |
| 3.3 近岸孤立波爬升过程中水动力特性分析 |
| 3.3.1 流场、涡量场及切应力 |
| 3.3.2 近岸坡度对水动力特性的影响 |
| 3.4 近岸波浪回落特性分析 |
| 3.4.1 波面形态 |
| 3.4.2 回流场的湍动能 |
| 3.4.3 床面切应力分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 近岸跨海桥梁下部结构波浪力分析 |
| 4.1 数值模型建立 |
| 4.1.1 波流水动力模型 |
| 4.1.2 初始和边界条件 |
| 4.1.3 模型验证 |
| 4.2 桥梁下部结构的波浪力计算 |
| 4.2.1 工程背景 |
| 4.2.2 计算条件 |
| 4.2.3 网格划分 |
| 4.3 单桩结果分析 |
| 4.3.1 波浪力时程曲线 |
| 4.3.2 最大波浪力影响因素 |
| 4.3.3 桩周流场 |
| 4.4 群桩基础结果分析 |
| 4.4.1 底坡对各桩柱波浪力的影响 |
| 4.4.2 近岸各桩柱波浪力随时间变化 |
| 4.4.3 波浪条件与群桩波浪力 |
| 4.4.4 群桩流场分析 |
| 4.5 下部结构受力分析 |
| 4.5.1 波浪力时程曲线和波面分布 |
| 4.5.2 下部结构整体波浪压强分布 |
| 4.5.3 波浪力计算式 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 冲刷与波浪荷载对近海岸结构物的影响 |
| 5.1 陡坡床面冲刷试验 |
| 5.1.1 试验设置 |
| 5.1.2 床面演变规律 |
| 5.1.3 桥墩总冲刷深度 |
| 5.1.4 桥墩局部冲刷深度 |
| 5.2 冲刷与波浪荷载对桩柱影响的计算模型 |
| 5.2.1 土体抗力计算 |
| 5.2.2 结构动力计算 |
| 5.3 波浪荷载及结构动力计算 |
| 5.3.1 三维床面形态及桩周冲刷深度 |
| 5.3.2 波浪荷载 |
| 5.3.3 相似准则 |
| 5.3.4 结构动力分析 |
| 5.4 波浪荷载计算结果分析 |
| 5.4.1 波浪荷载及作用点时程曲线 |
| 5.4.2 冲刷深度对波浪力及作用点位置最大值的影响 |
| 5.5 结构动力计算结果分析 |
| 5.5.1 模态分析 |
| 5.5.2 桩顶位移分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）波生流对黄河三角洲地形演变的影响数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 文献综述及国内外研究现状 |
| 1.2.1 黄河三角洲水动力及岸滩冲於演变的研究 |
| 1.2.2 波生流的研究 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 潮流波生流和地形演化耦合计算模型 |
| 2.1 水动力计算模型 |
| 2.1.1 基本方程 |
| 2.1.2 水流计算模型的数值离散 |
| 2.1.3 波浪方程的数值离散 |
| 2.1.4 边界条件 |
| 2.2 泥沙输移计算模型 |
| 2.3 地形演变计算模型 |
| 2.3.1 地形演变基本方程 |
| 2.3.2 地形演变方程的数值离散 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 黄河三角洲特征介绍 |
| 3.1 黄河三角洲的形成与等深线变化 |
| 3.2 来水来沙分布 |
| 3.3 波浪 |
| 3.4 潮流 |
| 3.5 余流 |
| 3.6 风暴潮 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 计算模型验证 |
| 4.1 水动力模型验证 |
| 4.1.1 潮流计算结果验证 |
| 4.1.2 波生流计算结果验证 |
| 4.2 泥沙输移模型验证 |
| 4.3 地形演变模型验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 单一水动力对黄河三角洲流场和地形演变的影响 |
| 5.1 计算模型设置 |
| 5.2 单独径流对流场和地形演变的影响 |
| 5.2.1 径流流场 |
| 5.2.2 地形演变 |
| 5.3 单独波生流 |
| 5.3.1 流场 |
| 5.4 潮流和余流对流场和地形演变的影响 |
| 5.4.1 潮流流场 |
| 5.4.2 余流流场 |
| 5.4.3 地形演变 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 水动力耦合对黄河三角洲流场和地形演变的影响 |
| 6.1 波生流和径流的耦合 |
| 6.1.1 流场 |
| 6.1.2 地形演变 |
| 6.2 波生流和潮流的耦合 |
| 6.2.1 流场 |
| 6.2.2 地形演变 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 黄河三角洲地形演变数值模拟 |
| 7.1 黄河三角洲模拟流场 |
| 7.2 黄河三角洲地形演变模拟结果 |
| 7.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）波流耦合作用下三维泥沙输运和岸滩演变的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 波流耦合理论与数值模型研究 |
| 1.2.2 波流共同作用下的泥沙运动研究 |
| 1.2.3 海岸岸滩演变模型研究 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 新型三维辐射应力推导 |
| 2.1 问题的提出 |
| 2.2 拉格朗日波浪解 |
| 2.2.1 均匀水深下的拉格朗日波浪解 |
| 2.2.2 海底存在坡度时的拉格朗日波浪解 |
| 2.2.3 拉格朗日波浪解和欧拉波浪解的转换 |
| 2.3 新型三维辐射应力推导 |
| 2.3.1 动量方程 |
| 2.3.2 水平辐射应力推导 |
| 2.3.3 垂向辐射应力推导 |
| 2.3.4 多普勒效应 |
| 2.3.5 关于拉格朗日-欧拉转换的讨论 |
| 2.4 底坡算例评估 |
| 2.4.1 波压力和动量平衡分析 |
| 2.4.2 相对水深对垂向辐射应力的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 三维波流实时耦合模型 |
| 3.1 水动力模型FVCOM |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 边界条件 |
| 3.1.3 垂向坐标变换 |
| 3.1.4 波浪作用 |
| 3.2 波浪模型SWAN |
| 3.3 模型耦合 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 波流耦合模型的近岸流模拟 |
| 4.1 不同的三维辐射应力表达式 |
| 4.1.1 M03公式 |
| 4.1.2 M15公式 |
| 4.1.3 X17公式 |
| 4.2 均匀斜坡上的波生沿岸流 |
| 4.3 均匀斜坡上的底部离岸流 |
| 4.4 沙坝剖面上的底部离岸流 |
| 4.5 近岸复杂地形上的裂流 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 三维泥沙输运和岸滩演变模型 |
| 5.1 模型框架 |
| 5.2 三维泥沙输运模型 |
| 5.2.1 波流共同作用下底部切应力 |
| 5.2.2 悬移质输沙 |
| 5.2.3 推移质输沙 |
| 5.3 地形演变模型 |
| 5.3.1 控制方程 |
| 5.3.2 底床模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 近岸泥沙输运和岸滩演变模拟 |
| 6.1 沙槽迁移 |
| 6.1.1 纯水流作用下沙槽迁移 |
| 6.1.2 波流共同作用下沙槽迁移 |
| 6.2 沙坝迁移 |
| 6.2.1 LIP-11D试验 |
| 6.2.2 CROSSTEX试验 |
| 6.3 防波堤掩护下的岸线变化 |
| 6.4 T型堤附近的岸滩演变 |
| 6.5 多组分泥沙输运 |
| 6.6 现场尺度的岸滩演变模拟 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）波浪和水流共同作用下的泥沙输移和岸滩演变耦合数值模型研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 风暴潮数值模拟研究 |
| 1.2.2 波浪数值模拟研究 |
| 1.2.3 波流耦合数值模拟研究 |
| 1.2.4 水沙运动数值模拟研究 |
| 1.3 本文研究工作 |
| 1.4 主要创新点 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 2 非静压水-沙-床耦合模型 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 水-沙-床耦合的水流运动数学方程 |
| 2.1.2 不饱和全沙输移方程和床面变形方程 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 模型计算流程 |
| 2.2.2 离散格式 |
| 2.2.3 界面变量重构方法 |
| 2.2.4 通量计算方法 |
| 2.2.5 源项处理 |
| 2.2.6 扩散项处理 |
| 2.2.7 稳定性条件 |
| 2.2.8 边界条件处理 |
| 2.3 模型验证 |
| 2.3.1 孤立波爬坡实验 |
| 2.3.2 规则波在潜堤地形上传播实验 |
| 2.3.3 局部溃坝定床实验 |
| 2.3.4 一维动床溃坝实验 |
| 2.3.5 局部溃坝动床实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 位相平均的水-沙-床耦合模型 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.1.1 水-沙-床耦合的水流运动数学方程 |
| 3.1.2 不饱和全沙输移方程和床面变形方程 |
| 3.1.3 SWAN波浪方程 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 模型计算流程 |
| 3.2.2 离散方程 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.3.1 波生沿岸流模拟 |
| 3.3.2 风暴潮通过潮汐通道过程数值模拟 |
| 3.3.3 风暴潮水流漫滩过程数值模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Santa Rosa堰洲岛冲淤演变模拟 |
| 4.1 算例情况 |
| 4.2 算例设置 |
| 4.3 模拟结果 |
| 4.3.1 位相平均水-沙-床耦合模型模拟结果 |
| 4.3.2 非静压水-沙-床耦合模型模拟结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（9）基于无积分节点间断有限元的二维水动力数学模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 浅水方程及其数值模型的研究进展 |
| 1.2.2 间断有限元方法发展 |
| 1.2.3 间断有限元求解二维浅水方程的研究进展 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 二维浅水模型及其数值求解 |
| 2.1 二维浅水方程 |
| 2.1.1 科氏力项 |
| 2.1.2 底摩阻项 |
| 2.1.3 风应力项 |
| 2.1.4 水平扩散项 |
| 2.2 节点间断有限元数值离散 |
| 2.3 法向数值通量计算 |
| 2.4 无积分格式 |
| 2.5 干湿处理及和谐特性 |
| 2.5.1 干湿处理 |
| 2.5.2 和谐性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 模型验证及应用 |
| 3.1 科氏力项验证 |
| 3.2 风应力项验证 |
| 3.3 水平扩散项验证 |
| 3.4 干湿计算验证 |
| 3.5 和谐特性验证 |
| 3.6 模型在三亚红塘湾潮流场模拟中的应用 |
| 3.6.1 算例背景 |
| 3.6.2 参数设置 |
| 3.6.3 模拟结果与实测资料的比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 近岸波浪作用下二维流场 |
| 4.1 控制方程介绍 |
| 4.1.1 波浪模型 |
| 4.1.2 水流模型 |
| 4.2 Hamilton沿岸流算例 |
| 4.3 T型防波堤波生流算例 |
| 4.4 本章小节 |
| 第5章 球坐标二维浅水模型建立 |
| 5.1 球坐标模型介绍及比选 |
| 5.2 极射赤面投影球坐标系控制方程 |
| 5.3 模型应用 |
| 5.3.1 大小网格嵌套 |
| 5.3.2 参数设置 |
| 5.3.3 大模型计算结果 |
| 5.3.4 小模型计算结果 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）二维泥沙与地形演变无积分节点间断有限元数学模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 水流数学模型的研究现状 |
| 1.2.2 波浪数学模型的研究现状 |
| 1.2.3 波流作用下泥沙数学模型的研究现状 |
| 1.2.4 数值方法的研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 波流作用下二维水流泥沙模型控制方程 |
| 2.1 二维水流运动控制方程 |
| 2.2 波流作用下二维泥沙运动控制方程 |
| 2.2.1 悬移质运动控制方程 |
| 2.2.2 推移质运动控制方程 |
| 2.3 地形演变方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 控制方程的无积分节点间断有限元数值离散 |
| 3.1 空间离散 |
| 3.1.1 浅水方程离散 |
| 3.1.2 对流扩散方程离散 |
| 3.1.3 地形演变方程 |
| 3.2 无积分格式 |
| 3.2.1 基函数选取 |
| 3.2.2 插值节点选取 |
| 3.2.3 无积分格式的实现 |
| 3.3 时间递进 |
| 3.4 求解过程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 模型验证 |
| 4.1 对流扩散理想算例 |
| 4.2 泥沙悬扬算例 |
| 4.3 沙波演变算例 |
| 4.4 溃坝动床算例 |
| 4.5 波流作用下沟槽迁移算例 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 模型应用 |
| 5.1 模型应用背景 |
| 5.2 模型应用条件 |
| 5.2.1 潮流条件 |
| 5.2.2 波浪条件 |
| 5.2.3 悬浮泥沙条件 |
| 5.2.4 底质类型及分布条件 |
| 5.3 模拟结果分析 |
| 5.3.1 模型设置 |
| 5.3.2 潮流作用下模拟结果 |
| 5.3.3 波流作用下模拟结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 研究不足与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟（论文参考文献）
- [1]波生流对不同类型落潮三角洲地形演变的影响[D]. 任聪. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]桥梁群桩基础局部冲刷机理研究[D]. 杨熠琳. 北京交通大学, 2020(03)
- [3]平直斜坡上近岸波流场内污染物输移扩散特性研究[D]. 郁重. 太原理工大学, 2020(07)
- [4]近岸Duck Mouth型海漂垃圾收集装备结构型式及水动力研究[D]. 刘必劲. 大连理工大学, 2019(08)
- [5]波浪运动及其对近海岸桥梁下部结构作用研究[D]. 郐艳荣. 北京交通大学, 2019(12)
- [6]波生流对黄河三角洲地形演变的影响数值模拟[D]. 牟虹宇. 大连理工大学, 2019(03)
- [7]波流耦合作用下三维泥沙输运和岸滩演变的数值模拟[D]. 纪超. 天津大学, 2019(06)
- [8]波浪和水流共同作用下的泥沙输移和岸滩演变耦合数值模型研究[D]. 徐卢笛. 浙江大学, 2019(01)
- [9]基于无积分节点间断有限元的二维水动力数学模型研究[D]. 李文俊. 天津大学, 2018(06)
- [10]二维泥沙与地形演变无积分节点间断有限元数学模型研究[D]. 韩露. 天津大学, 2018(06)