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港湾振荡研究现状综述(3)

时间:2022-03-20 13:13来源:毕业论文
随着现有代码几个关键问题的逐渐暴露,学者们对新的 FUNWAVE 公式的需求越 来越大。首先,原始模型已被证明有些杂乱,至少在处理接近 Nyquist 极限的高

随着现有代码几个关键问题的逐渐暴露,学者们对新的 FUNWAVE 公式的需求越 来越大。首先,原始模型已被证明有些杂乱,至少在处理接近 Nyquist 极限的高波数 波浪时很不稳定。此外,涡流粘度模型在破碎带处破碎波的处理和海滩水槽爬高的相 互作用被证明是模型计算误差的另一个来源。在原始的非交错有限差分法中,这些影 响导致要周期性地使用耗散滤波器,滤波器的频繁使用将导致波浪更容易破碎。所有 基于网格的误差的产生已被发现有几个不同的原因。首先,Kennedy 等[67]在 linux 集 群上研发高性能的 Fortran 版的代码的时候,发现误差部分来源于边界条件的使用,并 且在某种程度上可以被缓解。同时,Shi 等[69]研发的曲线模型在空间差分上通过使用 一个交错网格得到了应用,并且其结果代码被发现不易受网格误差问题的影响。Zhen做了原始 FUNWAVE、Shi 的交错网格法和 Kennedy 纠正的边界条件公式在误差水平 上的对比。

一些学者为了缓解甚至消除港湾振荡进行了大量的探讨和研究。Yoshida 等[71]深 入研究了吸波形式的码头在港湾振荡中的作用。Chen[72]以杂交单元为基础并且考虑水 底摩擦和侧壁边界波能吸收从而推导出了一种的数值模型,然后使用该数值模型系统 地研究了水底和侧壁边界在缓解港湾振荡上所发挥的作用。Isaacson 等[73]也研究了港 内波浪受到的部分反射侧边界的影响。Hsiao 和 Fang[74]同 Chen[72]的研究目的相同,他 们使用具有 DRBEM(dualreciprocity boundary element method)格式的数值模型研究 了考虑摩擦影响的水底和部分反射的边界的对共振的影响。Kostense[75]在缓坡方程中 加入了考虑摩擦影响的水底、部分反射的边界、波浪的渗透等,然后分别研究了它们 对港口响应的影响。

正交模态分解法可计算平面形状不规则和具有一维和二维海底地形的港口的本征 频率和模态形状,而且还可以用于分离风暴潮或海啸诱发的港湾振荡的不同模态的响 应幅值。如上所述,Dong 等[56]结合 Boussinesq 模型进行了物理模型实验,深入研究 了滑坡诱发的冲击波产生的港湾共振,发现该冲击波中具有孤立波特性的波浪成分对 港湾振荡影响较为显著,而具有色散波特性的波浪成分对港湾振荡的影响较小。通常 孤立波成分传播速度比较快因此会先达到港口,经过一段时间后便达到了最大的振荡 状态。Dong 等[56]测得了港口内底墙处测点的波面过程线,然后对其实施小波变换得 到小波谱,他发现具有孤立波特性的波浪成分所诱发的港湾振荡的波能主要集中在最 低的两个共振模态。

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