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波浪与抛石潜堤相互作用的MPS法数值模型研究
本文将介绍一种基于MPS法的数值模型，用于模拟波浪与抛石潜堤的相互作用。该模型可以有效地预测波浪在抛石潜堤上的反射和漫反射现象，并探讨了以上现象的影响因素。
首先，我们概括一下什么是抛石潜堤。抛石潜堤是一种新型的海岸防护设施，其主要特点是在海岸线附近沉积大量的小石块，形成一个平缓的、向海倾斜的坡面。通过这种方式，可以有效地减少海浪对海岸线的冲击力，并保护海岸线不受侵蚀。
然而，抛石潜堤所面临的问题是，海浪在流经潜堤时会发生反射和漫反射现象。这些现象可能会导致潜堤周围的水域产生大量的回流和涡流，导致海岸线的侵蚀和水文环境的破坏。因此，了解和预测这些现象对于保护海岸线和维护水文环境至关重要。
基于以上问题，我们提出了一个基于MPS法的数值模型来模拟波浪与抛石潜堤的相互作用。MPS法是一种非网格数值方法，其核心思想是基于Lagrangian方法追踪流体或固体粒子的运动，并通过求解Navier-Stokes方程描述流体的运动。它适用于各种流体力学、动力学和热学问题的模拟，特别是复杂流动和复杂粒子间相互作用的问题。
具体地讲，我们采用了基于SPH（SmoothedParticleHydrodynamics）的MPS法，并将其应用于波浪与抛石潜堤的相互作用模拟。该模型包括两个方面的内容：波浪和抛石潜堤的数值模拟。其中，波浪部分采用标准的MPS方法，将水域看作是两相流体（空气和水），并根据不同的情况采用不同的物理模型进行模拟。抛石潜堤部分则采用了一套新的抛石模型，该模型可以模拟岸边的抛石组合结构，并根据不同的波高和潜堤倾角等参数进行反射和漫反射的计算，从而预测波浪在潜堤上的反射和漫反射现象。
通过前期的数值模拟和实验对比分析，我们发现该模型在模拟波浪与抛石潜堤相互作用时表现良好，能够准确地预测波浪在潜堤上的反射和漫反射现象。波浪反射率和漫反射率与前文提到的参数（波高、潜堤倾角等）呈线性关系，这也符合实际观测结果。此外，该模型还能够预测波浪在潜堤周围的流场和涡流状况，为浅海岸地区的海洋工程和海岸线防护提供了一定的理论依据。
总之，我们开发的基于MPS法的波浪与抛石潜堤相互作用数值模型具有良好的预测性和适用性，可以为人们更好地了解抛石潜堤的防护作用和海洋环境的保护提供一定的理论支持。