河口海域波浪堆积的形成机理及其数值模拟研究

批准号:
50979033
项目类别:
面上项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
郑金海
依托单位:
学科分类:
E1101.海岸工程与海洋工程
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
郝嘉凌、杨越、孔俊、赵红军、张弛、张晨明、方磊、陈修涵
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中文摘要
应用波浪理论和数值分析方法,推求二维平面上的波浪堆积演化关系式,分析河口海域波浪堆积变化特性。进行港池物理试验,利用波高仪、ADV等仪器量测波浪要素和水流速,通过量纲分析,总结不同工况波流相互作用下波浪堆积的变化规律。从流体动力学基本原理出发,建立考虑波流相互作用的平面二维多向随机波浪传播变形数值模型和强逆流条件下波浪破碎的能量耗散表达式,利用实验资料对模型结果进行验证,研究强流对波浪场的影响机制和影响程度,旨在揭示河口海域复杂地形和水流条件下波浪堆积的形成机理及其演化规律,为河口海域复杂条件下的海况预报、航道设计、地形演变以及海工结构物稳定性分析等方面的研究打下基础。
英文摘要
对平面二维空间内逆流与波浪相互作用的非线性机制进行理论分析,提出波浪堆积时的波要素演变关系式。在波浪港池开展物理模型试验研究波浪堆积情况下波浪特性随周期、波高、水深、水流条件的变化规律,实验结果表明,随着水流速度和波速的相对速度U/C的增大,波陡也随之增大;当U/C=0.375时,各种组合下都发生波浪堆积现象。通过理论推导考虑绕射、碎波、波流相互作用和非线性影响的波作用量守恒方程,采用有限差分法离散控制方程,解决结合边界信息和输入条件考虑反射、透射和越浪的影响的程序设计方法,建立了河口海岸复杂条件下多向随机波浪传播变形数学模型。提出波浪场与波生流的双向反馈耦合计算方法,与传统非定常耦合方法相比,该方法过程简单、速度快,同时能获得与测量值相符的波浪场与流场,解决了波流相互作用下随机波浪传播变形与波生流运动非线性耦合计算的关键难点。通过物理模型实验资料对四种考虑地形和水流共同影响的波浪破碎能量耗散公式进行对比计算,发现包含水流和地形影响的激破波模式Battjes and Janssen formula计算结果与实测资料吻合最好,平均计算误差小于25%,建议波作用量守恒方程波浪模型中采用其作为强逆流条件下波浪破碎的能量耗散表达式。通过研究,达到揭示河口海域复杂地形和水流条件下波浪堆积的形成机理及其演化规律的预期目标,为开展河口海岸复杂条件下的海况预报、航道设计、地形演变以及海工结构物稳定性等方面的研究打下基础;发表标注资助号的期刊论文9篇和会议论文3篇,其中SCI检索论文6篇、EI检索论文5篇;在国家版权局登记计算机软件著作权1项;培养博士生2名、硕士生3名;项目负责人应邀在第六届中德水利与海洋工程研讨会做主题报告;研究成果获2012年度海洋工程科学技术奖二等奖。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2011
期刊:Engineering Sciences
影响因子:--
作者:Zheng Jinhai;Feng Xiangbo;Yan Yixin
通讯作者:Yan Yixin
Comparison of turbulence schemes for prediction of wave-induced near-bed sediment suspension above a plane bed
预测平面床上方波致近床沉积物悬浮液的湍流方案比较
DOI:10.1007/s13344-011-0033-6
发表时间:2011-08
期刊:China Ocean Engineering
影响因子:1.6
作者:Wang Yi-gang;Zhang Meng-tao;Jeng Dong-sheng;Zhang Ji-sheng
通讯作者:Zhang Ji-sheng
DOI:--
发表时间:2009
期刊:Acta Oceanologica Sinica
影响因子:1.4
作者:Zhang Chi;Wang Yigang;Zheng Jinhai
通讯作者:Zheng Jinhai
DOI:10.1007/s00367-010-0224-9
发表时间:2011-06
期刊:Geo-Marine Letters
影响因子:2.1
作者:Chi Zhang;Jinhai Zheng;Yi-gang Wang;Z. Demirbilek
通讯作者:Chi Zhang;Jinhai Zheng;Yi-gang Wang;Z. Demirbilek
Spectral wave transformation model for simulating refraction-diffraction with strongly reflecting coastal structures
模拟强反射海岸结构折射-衍射的谱波变换模型
DOI:10.1007/s13131-011-0102-y
发表时间:2011-07
期刊:Acta Oceanologica Sinica
影响因子:1.4
作者:Zheng Jinhai;Nguyen Viet Thanh;Zhang Chi
通讯作者:Zhang Chi
复杂动力环境下海上风机大直径单桩基础微生物加固的防护机理研究
- 批准号:U1906230
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:246万元
- 批准年份:2019
- 负责人:郑金海
- 依托单位:
山东近海风电场复杂桩基础与水沙动力环境耦合作用机理及其冲刷防护方法研究
- 批准号:U1906230
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:247.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:郑金海
- 依托单位:
沙波地形上水流对波浪布拉格共振的影响机理研究
- 批准号:51379071
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:郑金海
- 依托单位:
波浪辐射应力垂向变化对波流相互作用流速剖面的影响
- 批准号:50509007
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:郑金海
- 依托单位:
国内基金
海外基金
