王志亮1, 姚宇1,2,周婷1,2, 曾玉仁1, 蒋昌波1,2
1.长沙理工大学水利与海洋工程学院, 湖南 长沙 410114;
2.水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410114
WANG Zhiliang1, YAO Yu1,2, ZHOU Ting1,2, ZENG Yuren1, JIANG Changbo1,2
1. School of Hydraulic and Ocean Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan 410114, PR China;
2. Key Laboratory of Water-Sediment Sciences and Water Disaster Prevention of Hunan Province, Changsha, Hunan, 410114, PR China
摘要: 本文基于不可压缩雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程,结合k-ω SST湍流模型与流体体积(VOF)方法,建立了规则波作用下珊瑚模型礁-潟湖-口门系统波生环流的数值模型。将数值模拟结果与已报道文献中的港池物理模型实验实测流速数据进行对比,验证了模型的可靠性。在此基础上,系统研究了多个珊瑚礁地形参数(礁坪高程、潟湖宽度、潟湖水深、口门宽度和口门水深)对波浪传播变形及波生水平环流的影响。结果表明,礁坪上存在由波浪增水梯度驱动的向岸流和沿岸流,并形成二维水平环流。礁坪上波浪增水随着礁坪高程、潟湖宽度减小而减小,但对口门宽度及潟湖水深变化不敏感。波生环流强度主要受礁坪高程、潟湖宽度、口门宽度与口门水深调控,受潟湖水深影响较小:随礁坪高程减小,向岸流先增强后减弱,而沿岸流持续增强;潟湖宽度增加或口门水深变浅,沿岸流增强而向岸流减弱;口门宽度增加,向岸流与沿岸流均先增强后减弱。研究还发现,尽管各控制断面流量会随地形参数变化而存在细微差异,但系统内总流量始终保持动态平衡。本研究揭示了关键地形参数对珊瑚礁-潟湖-口门系统波生环流过程的调控机制,可为珊瑚礁海岸带的生态保护与工程防护提供科学依据。