中文摘要：

直立式防波堤是港口和海岸防护工程中一种较为常见的结构形式。受直立堤反射和基床作用的影响，堤前前方海域的波浪形态将发生改变，当破碎波出现时会对直立堤产生巨大的冲击压力，影响其稳定性和安全性。由于波浪的破碎现象十分复杂，再加上与直墙建筑物的相互作用，虽然相关假说很多，但人们对于破碎波的作用机理至今尚无一个统一的认识，是海洋动力学研究中的一大难题。针对此种情况，本研究利用模型实验和数值模拟两种方法对破碎波问题进行了深入研究。其中模型实验采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry)技术获取了不同类型的破碎波对直立堤冲击过程中瞬态的流场资料，并同步采集了破碎波冲击压力的过程曲线；数值计算则采用了以二维Navier-Stokes方程为基本控制方程、有限元方法进行离散、CLEAR-VOF方法和LevelSet方法追踪自由表面的数值波浪水槽模型对破碎波进行数值模拟。数模结果与实验结果的对比分析验证了数学模型的有效性，表明该模型可较好的模拟波浪破碎、冲击直立堤的过程。在此基础上通过分析破波流场、冲击压力的特点以及二者之间的相互关系，对破碎波作用机理进行了探讨。