Analyse der Wellenenergiedissipation in der Wechselwirkung zwischen Wellen und horizontalen Platten-Wellenbrechern durch die geglättete Partikeldynamik

In dieser Arbeit wird ein numerischer Vergleich des Verhaltens der Wellenenergiedissipation eines horizontalen Platten-Wellenbrechers (HPB), eines perforierten HPB (PHPB), eines nach unten gerichteten Doppel-HPB (DTHPB) und eines nach oben gerichteten Doppel-HPB (UTHPB) durch das im Bereich der geglätteten Partikeldynamik (SPH) eingeführte Large Eddy Simulation (LES)-Modell vorgestellt, bekannt als δ-LES-SPH-Modell, eingeführt von Di Mascio et al. Phys. Fluids 29, 035102 (2017). Die Mehrheit der bestehenden Studien in diesem Kontext konzentriert sich auf die Analyse der hydrodynamischen Koeffizienten von Strukturen, während eine eingehende Analyse des Wellen-Dissipationsprozesses, der an der Wellen-Struktur-Interaktion beteiligt ist, fehlt. Die in dieser Arbeit präsentierten Analysen adressieren diese Forschungslücke, indem sie die Wechselwirkungen zwischen Wellen und dem HPB, PHPB, DTHPB und UTHPB durch die Berechnung und den Vergleich der Zeitentwicklungen der dissipierten Wellenenergie des Wasserkörpers in der Nähe dieser Strukturen berücksichtigen. Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass beim HPB die Wellenenergie auf gewaltsame Weise im Wasserkörper über und hinter der Struktur dissipiert wird. Im Gegensatz dazu kollidiert der Ausfluss aus den Schlitzöffnungen der Struktur mit dem Wasserkörper in der Nähe der Schlitze, was zur Dissipation der Wellenenergie aufgrund von großen Geschwindigkeitsgradienten führt. Die Ähnlichkeit im Verhalten der Wellenenergiedissipation zwischen HPB und DTHPB ist offensichtlich, und die hydrodynamischen Koeffizienten einschließlich Reflexion, Transmission und Wellenenergiedissipationskoeffizienten dieser beiden Strukturen zeigen unwesentliche Unterschiede. Der UTHPB hingegen zeigt ein anderes Verhalten der Wellenenergiedissipation. Eine der am ruhigen Wasserstand angebrachten horizontalen Plattenstrukturen führt zu einem Flachwasser-Effekt und Wellenbrechungen, die über dem UTHPB in geringerem Maße auftreten als die, die über dem HPB beobachtet werden.