考虑能量损耗的全水非线性波传播数学模型与数值模拟

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1 洪广文1冯卫兵1吴中2 1.河海大学海岸与海洋工程研究所,江苏南京2100982.河海大学交通学院,江苏南京210098 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“缓交流场、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。将当前周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Ur<26),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。关键词:非线性波;变网格;预测-校正-迭代格式;水底坡度与曲率因子;Ur数;波浪破碎{E线性模型。变型;)、(6)合并,; ^’, . ElT]J%2一海岸工程研究t JcⅨ-”“一. I缸=瓦戈(20)、(21) 方程的离散格j 时式(1)、(2) !波峰、波召『计算波高l I波数矢: q、02分 4.1.2波面曲线相对而言, 点非线性模式白Ⅵb油冉卉EⅡo 4.1.4非由} 值(参j tlu]~.Jvtaal.“ 471-490. [17]GodaY.Irrc [18]CoastalEn~ [19]MasselSR. [20]Chamberlai [21]ZhangLB~ A~CI~lOO