کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5473362 1520332 2017 17 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Modeling transient long waves propagating through a heterogeneous coastal forest of arbitrary shape
ترجمه فارسی عنوان
مدل سازی امواج طولانی گذرا از طریق یک جنگل ساحلی ناهمگن از شکل دلخواه
کلمات کلیدی
طولانی امواج طولانی، جنگل ساحلی ناهمگن، پچ جنگل چندگانه، نظریه همگرا شدن، روش معادلات انتگرال مرزی، سلیمان،
ترجمه چکیده
یک مدل برای بررسی امواج گذرا گذر از طریق پوشش ساحلی پیشنهاد شده است. جنگل ساحلی با مجموعه ای از سیلندرهای سفت و سخت و عمودی سوراخدار مدل سازی شده است. روش همگن سازی، یعنی تئوری تحرک چند بعدی، برای جداسازی دو مقیاس طول فیزیکی متضاد استفاده می شود: مقیاس که مشخص کننده امواج گذرا و مقیاس است که قطر و فاصله بین سیلندر را نشان می دهد. تبدیل فوریه استفاده می شود به طوری که ارتفاع سطح آزاد و میدان سرعت در دامنه فرکانس حل می شود. برای هر هارمونیک، حرکت جریان درون یک سلول واحد، شامل یک یا چند سیلندر، با حل مسئله مرزی مقیاس میکرو مقیاس، که توسط مقیاس بزرگ (مقیاس عرضی) گرادیان فشار هدایت می شود، به دست می آید. معادلات محاسبه شده سلولی که طیف دامنه موج موج را در مقیاس بزرگ نشان می دهند با توجه به اثرات راه حل مشکل سلولی حاصل می شود. شبیه به [1]، دامنه موج دامنه ماکرو مقیاس حل عددی با روش معادلات انتگرال مرزی است، جایی که یک منطقه گیاهی از تکه های متعدد از شکل دلخواه تشکیل شده است. هر پچ جنگل را می توان به زیر زون با توجه به ویژگی های مختلف، مانند الگوی کاشت و اندازه گیاهان تقسیم شده است. هر زیرزون به عنوان یک منطقه جنگلی همگن با یک ویسکوزیته گردابه ثابت محاسبه می شود که توسط فرمول تجربی پیشنهاد شده در [13] تعیین می شود. پس از آنکه راه حل طیف دامنه موج به دست می آید، می توان از ارتفاعی معکوس فوریه، ارتفاع سطح آزاد را محاسبه کرد. یک برنامه محاسباتی بر اساس مدل عددی کنونی ساخته شده است. برای بررسی رویکرد کنونی، ما چندین تنظیم مختلف جنگل را مورد بررسی قرار می دهیم. با این حال، ما بر روی امواج حادثه ای با یک شکل مثلثی تمرکز می کنیم. ابتدا مورد بررسی کمربند جنگلی را بررسی کنید. سپس مدل عددی به وسیله نتایج نظری موجود و همچنین اندازه گیری های تجربی برای دو نوع پیکربندی جنگل های خاص بررسی می شود. برای یک جنگل دایره ای، نتایج عددی تقریبا کاملا با راه حل های تحلیلی مقایسه می شود. مقایسه با داده های تجربی نیز نشان می دهد که توافقات بسیار خوب است. اثرات پارامترهای مختلف موج بر میزان کمینه شدن مورد بحث قرار گرفته است. مدل عددی بیشتر با آزمایشهای یک منطقه جنگلی که شامل تکه های دایره ای متعدد است مقایسه می شود. توافق خوب نیز بین ارتفاعات سطح شبیه سازی شده و اندازه گیری های آزمایشی مشاهده شده است. اثربخشی این دو تنظیمات جنگل در کاهش موج مورد بحث قرار گرفته است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی دریا (اقیانوس)
پیش نمایش مقاله
مدل سازی امواج طولانی گذرا از طریق یک جنگل ساحلی ناهمگن از شکل دلخواه
چکیده انگلیسی
A model is proposed to study transient long waves propagating through coastal vegetation. The coastal forest is modeled by an array of rigid and vertically surface-piercing cylinders. The homogenization method, i.e. multi-scale perturbation theory, is applied to separate two contrasting physical length scales: the scale characterizing transient waves and the scale representing the diameter of and the spacing among cylinders. Fourier transform is employed so that the free surface elevation and velocity field are solved in the frequency domain. For each harmonic, the flow motion within a unit cell, consisting of one or more cylinders, is obtained by solving the micro-scale boundary-value problem, which is driven by the macro-scale (wavelength scale) pressure gradients. The cell-averaged equations governing the macro-scale wave amplitude spectrum are derived with the consideration of the effects of the cell problem solution. Similar to [1], the macro-scale wave amplitude spectrum is solved numerically with the boundary integral equation method, where a vegetated area is composed of multiple patches of arbitrary shape. Each forest patch can be divided into subzones according to different properties, such as planting pattern and vegetation size. Each subzone is considered as a homogeneous forest region with a constant bulk eddy viscosity determined by the empirical formula suggested in [13]. Once the solutions for wave amplitude spectrum are obtained, the free surface elevation can then be computed from the inverse Fourier transform. A computing program is developed based on the present numerical model. To check the present approach, we investigate several different forest configurations. However, we focus on incident waves with a soliton-like shape. We first re-examine the forest belt case. The numerical model is then checked by available theoretical results along with experimental measurements for two special forest configurations. For a single circular forest, the numerical results compare almost perfectly with the analytical solutions. The comparison with experimental data also shows very good agreements. The effects of different wave parameters on damping rate are discussed. The numerical model is further compared with the experiments for a forest region consisting of multiple circular patches. Good agreements are also observed between the simulated free surface elevations and the experimental measurements. The effectiveness of these two forest configurations on wave attenuation is discussed.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Coastal Engineering - Volume 122, April 2017, Pages 124-140
نویسندگان
, , , ,