肖理,房克照,孙家文,范子初,刘忠波.孤立波对礁坪上直墙冲击试验和RANS数值模拟[J].海洋工程,2021,39(4):86~95
孤立波对礁坪上直墙冲击试验和RANS数值模拟
Experiment and RANS simulation of the impact of solitary wave on a straight wall mounted on reef flat
投稿时间:2020-08-07  
DOI:10.16483/j.issn.1005-9865.2021.04.010
中文关键词:  孤立波  岛礁剖面  直墙  雷诺时均模拟  冲击作用
英文关键词:solitary wave  reef profile  vertical wall  RANS  impact
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2019YFC1407700);国家自然科学基金资助项目(51579034,51779022,51809053);DUT-UWA海洋工程联合研究中心研究项目资助(LY1902)
作者单位E-mail
肖理 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, DUT-UWA海洋工程联合研究中心, 辽宁 大连 116024  
房克照 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, DUT-UWA海洋工程联合研究中心, 辽宁 大连 116024 kfang@dlut.edu.cn 
孙家文 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, DUT-UWA海洋工程联合研究中心, 辽宁 大连 116024
国家海洋环境监测中心, 辽宁 大连 116023 
 
范子初 国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站, 河北 秦皇岛 066002  
刘忠波 大连海事大学 交通运输工程学院, 辽宁 大连 116026  
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中文摘要:
      在有、无礁冠两种典型岛礁剖面地形上开展孤立波冲击礁坪上直墙的二维水槽试验和数值模拟研究。通过OpenFOAM结合k-ε湍流模型进行RANS数值模拟,基于试验数据和验证后的RANS模拟结果,研究了岛礁剖面上孤立波传播的水动力特性及其对直墙的作用,并探讨了礁冠的存在对直墙所受冲击的影响。结果表明:RANS(k-ε)模型能够准确还原孤立波在岛礁地形上的主要传播特征,但在波浪破碎的情况下,RANS数值模拟不够精细,尤其对直墙所受瞬击荷载的捕捉能力欠缺;礁冠的存在,增强了波浪反射,使得波浪提前破碎,减小了直墙上的波浪爬升和最大动压。
英文摘要:
      Two-dimensional flume experiment and numerical simulation of solitary wave impacting on a vertical wall mounted on reef flat are carried out on two typical reef profiles with and without reef crown. RANS numerical simulation is carried out by OpenFOAM combined with k-ε turbulence model. Based on experimental data and verified RANS simulation results, the hydrodynamic characteristics of solitary wave propagation on reef profile and its impact on the vertical wall are studied. The influence of the existence of reef crown on the impact of vertical wall is also discussed. The results show that the RANS(k-ε) model can accurately reproduce the main processes of solitary wave transformation over reef profile, but RANS numerical simulation is not precise enough in the case of wave breaking, especially the ability to capture the instantaneous load on the vertical wall is not well captured. The existence of the reef crown enhances wave reflection, causes earlier wave break, and reduces the wave climbing and maximum dynamic pressure on the vertical wall.
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