text: 孤立波在岛礁地形上传播演化水动力特性研究
  : 海啸一般是由海底地震、火山爆发、海底塌陷滑坡等大地活动所引发,其内部蕴含着巨大的能量,是一种破坏力极大的自然灾害。
  海啸波的实验室研究及数值模拟通常将其简化为孤立波来研究,孤立波能够代表海啸波首波的许多重要性质。
  岛礁地形作为一种典型的近岸地形,研究孤立波在此地形上的传播特性对于预防海啸灾害具有重要的意义。
  本文通过物理模型实验和数值模拟相结合的方法,研究了孤立波在近岸岛礁地形上的传播以及爬高的水动力特性,分析了礁坪后缘直墙的压力分布特征,以期为海啸波的防灾减灾工程提供技术支撑。
  首先,在水槽中进行孤立波在岛礁地形上传播的物理模型实验。
  孤立波造波以三阶孤立波解为目标波形,考虑了造波区的非稳态特性,采用改进的Goring方法,获得了与理论解较为吻合的孤立波波形。
  实验结果表明,随着孤立波波高的减小,孤立波破碎的位置逐渐后移,直壁爬高及所受的最大压力逐渐减小;压力极大值出现在静水位以上附近;当波高水深比很小时,孤立波在礁坪上不破碎,并在直壁上发生全反射;此外,礁冠对于礁坪有一定的保护作用。
  之后,利用OpenFOAM数值模型对物理模型实验进行了数值模拟。
  与实验数据对比发现,OpenFOAM数值模型能够准确的模拟孤立波在岛礁地形上的传播,对直壁爬高以及所受的压力也能准确的模拟,根据数模结果详细分析了传播过程中的水动力特征。
  最后通过数值模拟,研究了极大波高水深比的孤立波以及岛礁地形特征参数对岛礁地形上水动力特性的影响。
  结果表明:一般情况下,随着孤立波波高和礁坪水深的增大、礁坪长度的减小,直壁上的爬高与压力逐渐增大;礁冠的存在会影响孤立波在礁坪上的传播形态,引起爬高与压力的减小。