热带海洋学报

作者：姚宇, 刘小娜, 周宝宝, 周婷

单位：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

关键词：礁面糙率,XBeach-NH模型,波浪传播变形,珊瑚礁地形,

基金：国家重点研发计划项目(2021YFC3100500); 长沙理工大学2023年研究生创新项目(CSLGCX23058)

采用波浪相位解析的非静压模型(XBeach non-hydrostatic, XBeach-NH)添加了基于Morison方程的拖曳力项, 对大糙率礁面的波浪的运动特征及礁面拖曳力系数进行了数值模拟仿真分析, 通过对光滑礁面和粗糙礁面上不同位置自由液面时间序列以及波高和平均水位沿礁分布对模型进行了验证。文章应用校核好的数值模型对比分析光滑礁面和粗糙礁面时礁缘附近及礁坪上自由液面时空分布特征, 最后利用XBeach-NH模型模拟的结果校核出所有粗糙礁面实验工况最优拖曳力系数值。结果表明, XBeach-NH模型能够较好地模拟波浪的沿礁运动过程, 在其基础上加入基于Morison方程的拖曳力项能够合理地模拟粗糙礁面阻力特性。糙率单元的存在导致波浪受到更大的底部摩阻的损耗, 粗糙礁面较于光滑礁面的沿礁的波高增水显著减小。波浪传播过程出现高阶谐波和自由波, 光滑礁面和粗糙礁面均会出现二次甚至更高次谐波, 礁面糙率单元的存在会明显减小二次谐波的量级。在粗糙礁面, 糙率单元对波能的产生有明显耗散现象。小水深且波高较小时拖曳力系数较大, 这与浅水时水流阻力增大有关, 大周期(长波)时拖曳力系数较大, 而波高较大(波浪的非线性较强)时拖曳力系数的变化取决于礁坪水深。

来源：2025年第5期

《热带海洋学报》期刊编辑部

查看热带海洋学报杂志2025年第5期