海堤是一种常用的海岸防护工程结构,被用于防御外海来波对陆域的侵袭。海堤越浪事关海堤安全,合理确定越浪量是海堤设计的关键技术之一。本文研究可刻画栅栏板几何形状的海堤越浪过程数值模型,以期望为工程设计提供新的研究手段,并探讨栅栏板的消能机理。基于RANS方程和VOF方法,采用RNGk湍流模型,考虑水-气二相流动,建立了可进行海堤断面越浪数值模拟的数值波浪水槽。采用现有的简单断面的斜坡堤越浪实验结果和相应的其他数值模型的计算结果,对本文所使用的数值模型进行了验证,结果表明越浪量计算结果与实验数据基本一致,数值模型可以对越浪量进行较为准确的预报。通过系列数值实验模拟光板和带有栅栏板情况下海堤的越浪过程,主要得到了以下结果:(1)给出了规则波作用下光板和带有栅栏板情况下海堤越浪堤顶流垂线平均流速的时间过程线,计算结果得到实验验证。结果表明,海堤表面铺设栅栏板有助于减小堤顶越浪水体垂线平均流速的最大值,避免堤顶和后坡的过度冲刷。(2)通过对海堤表面附近的流场和能量耗散的分析,初步讨论了栅栏板作用下越浪流的流场特征和栅栏板的消能机理,结果表明,相对于光板海堤,栅栏板凹槽内的复杂流动造成了越浪过程中水体能量的额外消耗。(3)比较了带栅栏板海堤与光板海堤的越浪量,在相同波参数的情况下带有栅栏板海堤越浪量的折减系数约为0.8。