基于稳定化RANS方法模拟破碎带上海浪区大尺度卷破波下运动学及边界层过程
流体动力学
2020-10-29 v1
摘要
本文给出双色波群在固定破碎带上传播并破碎的数值模拟。模拟采用一种新近稳定化的雷诺平均Navier-Stokes（RANS）双方程湍流封闭模型，该模型解决了破碎前近势流区表面波下湍流过度产生的长期问题。该模型此前已在小尺度溅破规则波上测试，而本工作聚焦于全尺度（而非模型尺度）应用、波群（而非规则波）以及卷破（而非溅破）波。此外，本文新颖地强调底边界层动力学，其对跨岸输沙预测非常重要。模型通过与先前实验活动结果比较得到验证。模型在浅水与外侧浪区对水面高程、速度与湍流的预测良好，避免了标准湍流封闭典型的湍流过度产生与错误底流结构。与浅水位置详细边界层测量的比较表明，模型能准确捕捉整个波边界层的时间动力学，包括边界层厚度、速度超调与相位移动的演化。浪区内的比较进一步揭示模型能准确捕捉破碎诱导湍流向波边界层的输运。模型表现表明其可直接用于跨岸输沙与地貌模拟，也可用于研究重要水动力过程，有助于提升海岸工程中地貌剖面模型的预测能力。
引用
@article{arxiv.2010.14855,
title = {Stabilized RANS simulation of surf zone kinematics and boundary layer processes beneath large-scale plunging waves over a breaker bar},
author = {B. E. Larsen and D. A. van der A. and J. van der Zanden and G. Ruessink and D. R. Fuhrman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.14855},
year = {2020}
}
备注
Accepted manuscript