随着我国南海岛礁建设工程的开展,波浪在岛礁地形上的水动力变化特性越来越受到关注。波浪由深海向礁坪上传播时,沿礁面发生浅水变形并在礁缘或礁坪上破碎,进而在礁坪上产生波浪增水。波浪增水抬高了礁坪上的水位,增加了礁坪上结构物越浪的风险。开展波浪在礁坪上的变形、破碎和越浪过程研究,可为礁坪上防护结构物的设计提供参考依据。本文基于弱可压缩光滑粒子流体动力学(WCSPH)方法,建立了一个可以用于模拟孤立波与简化岛礁地形上人工护岸结构相互作用的数值模型。模型采用Navier-Stokes方程作为控制方程,通过在连续性方程中增加额外的耗散项来抑制非物理性压力震荡。为克服边界处积分域缺失导致的压力失真问题,边界粒子的压力采用改进形式的动力边界条件计算。本文在不同的波高和前坡角度下模拟了孤立波在简单海堤上的越浪过程,数值计算结果中的波面、越浪量和越浪厚度与他人文献中的试验结果吻合良好,表明本文建立的数值模型可以较好地模拟孤立波在简单海堤上的越浪过程。后面采用多位学者关于孤立波在简化岛礁地形上传播变形的模型试验结果,对本文建立的数值模型进行了进一步的验证,验证结果显示本模型可以较好地模拟孤立波在简化岛礁地形上的浅化、破碎过程。本文将岛礁地形概化为陡坡与一水平段,通过数值计算研究了孤立波于陡坡地形人工护岸结构的传播越浪过程。而后在不同的波高、水深和胸墙高度下,研究了斜坡坡度和水平段长度对波浪的传播越浪过程产生的影响。数值计算结果表明,受斜坡反射和波浪破碎位置变化的影响,越浪量随斜坡坡度减小基本呈现了先增大后减小的变化规律。随着斜坡坡度减小,波浪的破碎位置会逐渐向来浪侧移动,这在相对波高较小时更加明显。此外,沿程波高统计结果显示波浪行进至水平段后,其波高几乎不受斜坡坡度的影响,而是受水深控制。不同水平段长度下的数值计算结果表明,越浪量随胸墙前水平段长度的增大呈现出了先增大后减小的变化规律。与将胸墙建在坡顶相比,胸墙前存在长度较小的水平段时,越浪过程中胸墙处的波面抬升得更快,越浪厚度也更大。