波浪作用下珊瑚砂起动特性研究及数值模拟

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1、学校代号１０５３６学１２１０４０２０３９０分类号Ｕ６５４密级公开＠义咬巧＾乂璋硕±学位论文波浪作用下珊瑚砂起动特性研究及数值模拟学位申请人姓名周乐序所在学院水利工程学院．指导教师赵利平教授学科专业水利工程研究方向港口、海岸工程结构与±的相互作用＿论文提交日期２０１５年５月学校代号：１０巧６学号：１２１０４胆０３９０密级：公开长纱理工大学硕：ｔ学位论文波浪作用下珊瑚妙起动特性研究及数值模拟学位申请人姓名周乐序所在学院水利工程学院．

2、指导教师駐利平教授工程学稱专业水利论文提交日期２０１５年５月５月５论文答辩日期２０１．月答辨委员会主席．．＿喻泽红就授ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙＯｎＣｏｒａｌＳａｎｄＩｎｃｉｉｅｎｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｐＩｎＷａｖｅｓａｎｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｂｙＺＨＯＵＬｅｘｕＢ．Ｅ．（ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）２０１２Ａ化ｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓ化ｃｔｉｏ打ｏ

3、ｆ１；ｈｅｐｅｕｉｒｅｍｅｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆＲｎｔｓｑｇｉｎｒｉｎＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｅｅｇｇｉｎＨｄｒａｕｌｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｙｉｎｓｈｅｓｔｏｆＳｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏＣｈａｎａＵｎｉｖｒｉｃｇｙｇｙｉｓｏｒＳｕｅｒｖｐｉｉｎＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺＨＡＯＬｐｇｈ０１Ｍａｒｃ２５，摘要珊瑚砂是海洋中的珊瑚礁经各种海洋动力作用碎裂、细化而形成的砂体，由于其搬运距离有限，一般分布在珊瑚礁岛周围。在各国海洋竞十分激烈的今天，珊瑚礁岛及其附近自然资源的重要性不言而喻。珊瑚礁岛海

4、岸砂体多为珊瑚砂，研究珊瑚砂的运动特性对防止珊瑚礁岛受海洋侵蚀和推演珊瑚礁岛演变过程具有关键意义。目前的泥沙运动理论发展已十分成熟，珊瑚砂的各种独特性质使得当下的石英砂运动研究成果是否适用于珊瑚砂还尚未可知。本文采集南海某珊瑚礁岛的原型珊瑚砂，通过实验分析，珊瑚砂在形态、密度、孔隙率、休止角等方面体现出与天然石英砂有诸多差异。在此基础上于波浪水槽中进行了物理模型试验，采用三种不同中值粒径的级配珊瑚砂进行波浪作用下的起动试验，并应用泥沙运动理论分析珊瑚砂起动时的受力，给出了适合计算珊瑚砂起动波高的经验公式。此外，基于线性微幅波理论，分析珊瑚砂起动切应力时发现细粒径

5、的珊瑚砂与经典希尔兹曲线吻合较好，粗粒径珊瑚砂则相对更难起动，本文最后引入珊瑚砂的形状系数拟合了描述珊瑚砂起动的希尔兹曲线。在数值模拟中，借助FLOW-3D软件建立数值水槽，利用VOF自由面追踪法分析数值水槽中波形的传播和流场的特性，并求解给定波浪条件下的槽面切应力，与物理模型试验结果进行对比验证，吻合良好。关键词：珊瑚砂；波浪；起动波高；FLOW-3DABSTRACTCoralsandisformofcoralreefsrefinedintheseawithallkindsofmarinepowerfragmentation,duetomovingdistan

6、ceislimited,itdistributesaroundthecoralislandgenerally.Today,themarinecompetitionisveryfierceintheworld,coralislandandnearbynaturalresourcesisveryimportant.Coralcoastisfullofcoralsand,studyingonthemotioncharacteristicsofcoralsandmakeadifferencetopreventingcoralislanderosingfromseaand

7、deductingitsevolutionprocess.Thesedimentmotiontheoryhasdevelopedmaturelyatpresent,allkindsofuniquepropertiesofcoralsandmakesedimentmotionresearchisapplicabletocoralsandstillremainstobeseen.ThispapercollectedprototypicalcoralsandfromonecoralislandofthesouthChinasea,viaexperimentalanal

8、ysizing,itsb