5.5 Solitary wave runup on a shelf

5.5 Solitary wave runup on a shelf with an island (in directory /solitary runup 2d)
In this test, we performed a simulation of the solitary wave runup measured recently in a large
wave basin at Oregon State University’s O.H. Hinsdale Wave Research Laboratory. The basin is
48.8 m long, 26.5 m wide, and 2.1 m deep. A complex bathymetry has been constructed, which
consists of a 1:30 slope planar beach connected to a triangle shaped shelf and a conical island on
the shelf as shown in Figure 17. Solitary waves were generated on the left side by a piston-type
wavemaker. Surface elevation and velocity were collected at many locations by wave gauges and
ADV’s in alongshore and cross-shore arrays (See Swigler and Lynett, 2011 for details). Figure 17
shows wave gauges (circles) and ADV’s (triangles) used for model/data comparisons in the present
study. Gauge 1 - 9 were located at (x, y) = (7.5, 0.0), (13.0, 0.0), (21.0 0.0), (7.5 5.0), (13.0 5.0),
(21.0 5.0), (25.0 0.0), (25.0 5.0) and (25.0, 10.0), respectively. ADV 1 - 3 were located at (13.0
0.0), (21.0, 0.0) and (21.0, -5.0), respectively.
The modeled bathymetry was constructed by combining the measured data of the shelf and the
analytical equation of the cone, which was used for the design of the island in the experiment. The
computational domain was modified by extending the domain from x = 0.0 m to -5.0 m with a
constant water depth of 0.78 m in order to use a solitary wave solution as an initial condition. The
width of the computational domain in the y direction is the same as OSU’s basin. Grid spacing
used in the model is 0.1 m in both directions. A solitary wave solution based on Nwogu’s extended
Boussinesq equations was used with centroid located at x = 5.0 The wave height is 0.39 m as that
used in the laboratory experiment.
Figure 18 shows results of computed water surfaces at t= 6.4 s, 8.4 s and 14.4 s, respectively.
The wave front becomes very steep as the wave climbs on the shelf, which was well captured by
the model. The wave scattering pattern is clearly seen in the bottom panel of Figure 18. Wave
breaking on the shelf was observed in the laboratory experiment and was also seen in the model.
Figure 19 shows the variation in time stepping during the simulation. The time step dropped to a
minimum, at around t = 6.5 s, as the wave collided with the island (top panel of figure 18). The
local Froude number reached a maximum at t = 6.5 s, reducing the value of the time step based on
(42).
Figure 20 shows time series of modeled surface elevations and measurements at Gauge 1 - 9
(from top to bottom). Good agreement between model and data is found at the gauge in front of
the island (Gauge 1, top panel), as the model successfully predicts the solitary wave propagation
and its reflection from the shore. The model also captures the collision of edge waves propagating
around the two sides of the island, as indicated at the gauge behind the island (Gauge 3). The model
predicts the timing of wave collision well but over-predicts the peak of wave runup. The model/data
comparisons at Gauges 5, 6, 8, and 9, which are located at the north-side shelf, indicates that the
model predicts wave refraction and breaking on the shelf reasonably well.

Kết quả (Việt) 1:

5.5 cô độc sóng runup trên thềm với một hòn đảo (trong thư mục/đơn độc runup 2d)Trong thử nghiệm này, chúng tôi thực hiện một mô phỏng của runup sóng đơn độc tính mới lớnlàn sóng các lòng chảo đại học bang Oregon O.H. Hinsdale Wave nghiên cứu phòng thí nghiệm. Lưu vực sông là48,8 m dài, 26.5 m rộng, và 2,1 m sâu. Một bathymetry phức tạp đã được xây dựng, màbao gồm 1:30 bãi biển phẳng dốc, kết nối với một kệ tam giác hình và một hòn đảo hình nón trênkệ như minh hoạ trong hình 17. Đơn độc sóng đã được tạo ra ở phía bên trái của kiểu động cơ pistonwavemaker. Bề mặt cao và vận tốc được thu thập tại nhiều địa điểm của đồng hồ đo sóng vàADV của alongshore và đường bờ mảng (xem Swigler và Lynett, năm 2011 để biết chi tiết). Hình 17cho thấy máy đo sóng (hình tròn) và ADV (tam giác) sử dụng cho mô hình/dữ liệu so sánh trong hiện tạinghiên cứu. Khổ 1-9 đã được vị trí (x, y) = (7.5, 0.0), (13,0, 0.0), (21,0 0,0), (7.5 5.0), (13,0 5.0),(21.0 5.0), (25.0 0,0), (25.0 5.0) và (25.0, 10,0), tương ứng. ADV 1-3 đã được đặt tại (13.00,0), (21,0, 0.0) và (21.0,-5.0), tương ứng.Modeled bathymetry được xây dựng bằng cách kết hợp các dữ liệu đo thềm và cácphân tích phương trình của hình nón được sử dụng cho việc thiết kế của hòn đảo trong thử nghiệm. Cáctính toán miền thay đổi bằng cách mở rộng tên miền từ x = 0.0 m đến-5.0 m với mộtliên tục nước sâu 0,78 m để sử dụng một giải pháp sóng đơn độc như là một điều kiện ban đầu. Cácwidth of the computational domain in the y direction is the same as OSU’s basin. Grid spacingused in the model is 0.1 m in both directions. A solitary wave solution based on Nwogu’s extendedBoussinesq equations was used with centroid located at x = 5.0 The wave height is 0.39 m as thatused in the laboratory experiment.Figure 18 shows results of computed water surfaces at t= 6.4 s, 8.4 s and 14.4 s, respectively.The wave front becomes very steep as the wave climbs on the shelf, which was well captured bythe model. The wave scattering pattern is clearly seen in the bottom panel of Figure 18. Wavebreaking on the shelf was observed in the laboratory experiment and was also seen in the model.Figure 19 shows the variation in time stepping during the simulation. The time step dropped to aminimum, at around t = 6.5 s, as the wave collided with the island (top panel of figure 18). Thelocal Froude number reached a maximum at t = 6.5 s, reducing the value of the time step based on(42).Figure 20 shows time series of modeled surface elevations and measurements at Gauge 1 - 9(from top to bottom). Good agreement between model and data is found at the gauge in front ofthe island (Gauge 1, top panel), as the model successfully predicts the solitary wave propagationand its reflection from the shore. The model also captures the collision of edge waves propagatingaround the two sides of the island, as indicated at the gauge behind the island (Gauge 3). The modeldự đoán thời gian của sóng va chạm tốt nhưng quá dự báo đỉnh sóng runup. Mô hình/dữ liệuso sánh lúc khổ 5, 6, 8 và 9, được đặt tại phía bắc kệ, chỉ ra rằng cácMô hình dự báo sóng khúc xạ và phá vỡ trên kệ hợp lý tốt.

Kết quả (Việt) 2:

5,5 Solitary runup sóng trên kệ với một hòn đảo (trong thư mục / đơn độc 2d runup)
Trong thử nghiệm này, chúng tôi thực hiện một mô phỏng của các runup sóng đơn độc đo gần đây trong một lượng lớn
lưu vực sóng tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu sóng OH Hinsdale của Đại học bang Oregon. Các lưu vực là
dài 48,8 m, rộng 26,5 m, 2,1 m sâu. Một độ sâu phức tạp đã được xây dựng, trong đó
bao gồm một bãi biển phẳng 01:30 dốc kết nối với một kệ tam giác hình và một hòn đảo hình nón trên
kệ như thể hiện trong hình 17. sóng Solitary đã được tạo ra ở phía bên trái của một piston kiểu
wavemaker . Độ cao bề mặt và tốc độ được thu thập tại nhiều địa điểm theo đồng hồ đo sóng và
ADV trong alongshore và ngang bờ mảng (Xem Swigler và Lynett, 2011 để biết chi tiết). Hình 17
cho thấy sóng đo (vòng tròn) và ADV của (hình tam giác) được sử dụng để so sánh mô hình / dữ liệu trong hiện
nghiên cứu. Máy đo 1-9 đã ở tọa độ (x, y) = (7.5, 0.0), (13.0, 0.0), (21.0 0.0), (7.5 5.0), (13.0 5.0),
(21.0 5.0), (25.0 0.0), (25.0 5.0) và (25.0, 10.0), tương ứng. ADV 1-3 được đặt tại (13,0
. 0,0), (21.0, 0.0) và (21.0, -5,0), tương ứng
Các đo sâu mô hình được xây dựng bằng cách kết hợp các dữ liệu đo của giá và các
phương trình phân tích của hình nón, được sử dụng cho các thiết kế của các đảo trong thí nghiệm. Các
miền tính toán đã được sửa đổi bằng cách mở rộng tên miền từ x = 0,0 m đến -5,0 m với
độ sâu của nước liên tục của 0,78 m để sử dụng một giải pháp sóng đơn độc như là một điều kiện ban đầu. Các
chiều rộng của miền tính toán theo phương y cũng giống như lưu vực OSU. Khoảng cách giữa các lưới điện
được sử dụng trong các mô hình là 0,1 m theo cả hai hướng. Một giải pháp sóng đơn độc dựa trên mở rộng Nwogu của
phương trình Boussinesq đã được sử dụng với trọng tâm đặt tại x = 5,0 Chiều cao sóng là 0,39 m như
được sử dụng trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Hình 18 cho thấy kết quả của mặt nước tính tại thời điểm t = 6,4 s, 8,4 s và 14,4 s, tương ứng.
mặt trước sóng trở nên rất dốc như trèo sóng trên kệ, mà cũng đã bị bắt bởi
các mô hình. Các mô hình sóng tán xạ được thấy rõ trong bảng điều khiển phía dưới của Hình 18. Làn sóng
vỡ trên kệ đã được quan sát thấy trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và cũng đã được nhìn thấy trong mô hình.
Hình 19 cho thấy sự thay đổi trong thời gian bước trong quá trình mô phỏng. Các bước thời gian giảm xuống mức
tối thiểu, khoảng t = 6,5 s, như làn sóng va chạm với các hòn đảo (bảng điều khiển của con số 18). Các
số Froude địa phương đạt tối đa tại t = 6,5 s, làm giảm giá trị của bước thời gian dựa trên
(42).
Hình 20 cho thấy chuỗi thời gian của độ cao bề mặt mô hình và các phép đo tại đo 1-9
(từ trên xuống). Hợp tốt giữa các mô hình và dữ liệu được tìm thấy ở các đo trước
các hòn đảo (đo 1, bảng điều khiển), như mô hình dự đoán thành công tác tuyên truyền sóng đơn độc
và phản xạ của nó từ bờ biển. Mô hình này cũng nắm bắt được sự va chạm của sóng cạnh tuyên truyền
xung quanh hai bên của hòn đảo, như được chỉ ra ở đằng sau đo đảo (đo 3). Mô hình
dự báo thời gian của sóng va chạm tốt nhưng quá dự đoán đỉnh của sóng runup. Các mô hình / dữ liệu
so sánh ở đồng hồ đo 5, 6, 8, và 9, nằm ​​ở kệ phía bên, chỉ ra rằng
mô hình dự đoán khúc xạ sóng và phá vỡ trên kệ cũng hợp lý.