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水下滑坡产生涌浪波特性的数值模拟研究

作者:荆海晓; 陈国鼎; 李国栋滑坡涌浪浅水方程有限差分法滑块fr水下滑坡

摘要:通过在浅水方程中引入滑块运动项来考虑滑坡涌浪波的产生过程,采用四阶预测矫正格式和高阶有限差分格式对扩展浅水方程进行了数值求解,建立了一种基于浅水方程的滑坡涌浪有限差分模型。采用已有的实验结果与所建立模型的数值结果进行对比验证。在此基础上对平底水下滑坡运动情况,不同滑块长度、最大厚度、运动速度下产生的涌浪波首波特性进行了数值计算分析。结果表明:本文模型模拟结果与实验结果符合程度较好,其决定系数值均达到0.89以上,表明本文模型具有较高精度;涌浪波波长的主要影响因素为滑块长度,随着滑块长度的增加,涌浪波波长随之增加,而滑块运动速度和滑块厚度对生成的涌浪波波长无明显影响;涌浪波波高主要受滑块运动速度(滑块Fr)和滑块厚度影响,随着滑块厚度的增加,波高随之增加。当滑块Fr小于1时,首波波高随滑块Fr的增大而增大,而当滑块Fr大于1时,首波波高随滑块Fr的增大而减小,首波波高在滑块Fr等于1附近达到最大值;涌浪波波面变形主要受滑块厚度和滑块速度影响,滑块厚度越大、滑块Fr越接近1,涌浪波波面变形越明显。

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应用力学学报

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