叠加波浪有槽缓坡沙坝地形裂流试验

进行了有裂流槽缓坡沙坝地形下,由反射壁反射的交叉叠加波浪形成的沿岸波高周期性变化所产生的裂流试验研究.试验中波浪场由斜向入射波浪在反射壁上的反射波和入射波交叉生成,交叉波浪是具有等波幅和等频率但入射角相反的两列规则波波列.通过对交叉叠加波浪下裂流槽附近范围的波浪场和流速场测量分析了有裂流槽缓坡沙坝地形情况下的裂流特性.通过不同周期引起的叠加波浪节腹点位置的变化,分析了不同周期对裂流槽中裂流的影响,表明在裂流槽地形下裂流受到周期和裂流槽的共同影响.     

叠加波浪场作用下裂流三维分布特征研究

明晰叠加波浪场作用下裂流三维分布特征，有助于全面深入开展海岸裂流的演化规律和致灾机理研究.为分析丁坝、沙坝和沟槽对裂流三维特征的影响，通过对沟槽内和槽外沙坝上两个不同节点位置ADV流速测量，实验研究了有槽沙坝海岸交叉叠加波浪的裂流垂向分布.结果表明：对沟槽内和沙坝上节点断面，裂流头区域表现为靠近水表面具有较大速度的表面流特征.而对于裂流颈位置则有不同，沙坝上的裂流垂向结构变化较大，沟槽内的裂流垂向数值较为均匀.沟槽内断面的裂流垂向分布符合对数分布规律.裂流沿岸速度分量表现为上大下小的规律，但对于不同周期略有不同.丁坝通过控制近岸环流系统而影响裂流沿岸速度分量的波动特征，导致沟槽内裂流的沿岸速度分量指向丁坝方向，对距离丁坝较远的沙坝上裂流的沿岸速度分量影响减弱.     

波流对人工岬头和海滩养护工程的响应

以新开河口至南山岸线为研究对象,为减少海岸侵蚀,在岸线两端修建人工岬头和包含水下沙坝的海滩养护工程.基于MIKE 21软件建立潮流和波浪耦合模型,研究波流动力对人工岬头和海滩养护工程的响应变化.人工岬头的挑流作用使得东西岬头前流速增加,但岬湾内部流速减小并在岬头后侧形成弱环流.海滩养护工程后沙坝坝顶有效波高略有增加,但沙坝之间有效波高有所削减,沙坝后侧海域波高明显减少;滩肩前方海域有效波高减小,涨潮期间波高减小量大于落潮期间波高减小量.人工岬头和海滩养护工程的共同作用可有效削减岬头和沙坝环抱海域特别是近岸的潮流和波浪,减少海岸侵蚀.     

基于四叉树网格近海海域波浪、潮流相互作用的数学模型

针对近海岸区域地形、水文、泥沙运动复杂的特点,本文建立了高效的近岸平面二维隐格式潮流、波浪联合作用的数值计算模式.水动力数值模型以非线性的浅水方程为基础,应用Quadtree非结构网格,变量布设采用同位网格,u,v及水位变量布设在同一个节点上,简化计算程序的代码.采用有限体积方法离散方程,应用SIMPLEC程式求解离散的控制方程,由Rhie-Chow的动量插值方法计算界面通量可以避免棋盘式波动.整合的方程组采用最小残差法（GMRES）求解,并利用预条件的不完全Lu分解方法加速其收敛性、提高计算效率.波浪模型以考虑波浪折射、绕射、衍射以及波浪破碎影响的多向不规则波的波作用量守恒方程为基础,计算的波浪幅射应力反应波浪对水体的驱动力.将本文的耦合模型应用到稳态丁坝绕流、理想海湾、法国的Gironde Estuary、波生沿岸流和美国的Grays Harbor算例中,数值模拟结果分别和实验值及测量结果进行比较.计算结果表明,本文建立的平面二维波浪、潮流耦合的数值模型能够准确、高效的模拟复杂计算域的潮流及波浪问题,该模型对近海工程的顺利开展以及海岸带环境保护等方面具有重要的应用价值.     

贝宁海滩上波浪传播演变特性研究

为分析贝宁海滩上波浪传播演变特性，基于开源波浪数值计算软件COBRAS建立了贝宁典型海滩剖面数值模型，模型中采用k-epsilon紊流模型求解雷诺应力，采用流体体积法捕捉自由液面，并采用斜坡上波浪破碎试验结果对数值模型进行了验证。基于该模型对常浪条件和极端波浪条件下海滩上波浪传播规律的模拟结果表明：常浪条件下波浪主要在沙坝附近发生破碎，极端波浪条件下波浪在沙坝外侧200 m处开始发生破碎；破碎区域内水质点速度较大，常浪条件下沙坝周围的流速可达7.5 m/s,极端波浪条件下破波带内水质点速度可达12.4 m/s,且波浪回流与入射波浪在沙坝周围相互作用会形成较强的涡旋；随着波浪非线性的增强，波浪爬高也逐渐增大，在极端波浪条件下，沙丘上会发生越浪。     

基于曲线坐标系下缓坡方程模拟近岸波浪及波生流

为了更好地模拟曲线边界等不规则岸线附近,波浪传播及其破碎后形成的波生流问题,该文建立了正交曲线坐标下近岸波浪和波生流耦合数值模型;即采用可综合考虑近岸区波浪反射、折射和绕射等效应的双曲型缓坡方程计算波浪场,采用近岸深度平均的二维浅水方程计算波生流场,应用辐射应力的概念,使波浪模型为流场模型提供驱动力.波浪和波流模型基于相同的正交曲线网格,应用高效的ADI有限差分格式进行数值求解.将曲线坐标系下的耦合模型应用到半圆形水槽和凹型水槽两个物理模型中,数值模拟的结果分别和解析解、实验值及已发表的数值结果做了比较.模型实验验证表明,该文建立的数值模型比较准确、有效,可以应用到防波堤和河口等具有复杂边界和复杂地形的实际海域.     

无限水深内完全非线性数值波浪水槽建立

基于无旋、不可压的势流理论,利用高阶边界元法建立了一种可应用于无限水深的无粘三维完全非线性数值波浪水槽.研究中,自由水面条件为完全非线性边界条件,进而可以模拟任意强的非线性波浪.将镜像格林函数应用到无限水深的数值波浪水槽中,以至于两水槽侧壁可以排除于计算域外.为了产生相应的入射波和吸收出流波浪,一个由点源组成的造波装置被布置在计算域内,同时在出流边界布置人工阻尼层来吸收出流波浪.线性的和完全非线性数值实验验证了所建立的数值模型可以用来产生无限水深的任何指定波浪,计算结果与解析解吻合得很好,且在出流边界没有反射.     

抛物形缓坡方程的数值研究

对2种典型的抛物形缓坡方程进行比较系统的数值研究。通过对4种典型地形上的波浪变形的数值模拟，详细讨论了网格节点数对数值解精度的影响、模型对初始入射角的敏感程度、非线性项对数值结果的影响等。研究结果可为实际应用抛物形缓坡方程研究大区域复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。     

近8 ka东亚冬季风记录在东海内陆架的建立

目的在于尝试从东海内陆架上建立全新世高分辨率的东亚冬季风替代性序列.通过对位于东海内陆架闽浙沿岸泥质中部的PC-6孔(740 cm)进行AMS14C年龄测试和粒度分析,综合沉积构造、沉积层序与海平面变化讨论该孔的沉积环境,其上(0~450 cm)、中(450~540 cm)、下(540~740 cm)段分别对应于前滨、近滨和与现今环境基本一致的浅海沉积环境,其中上段的沉积作用主要受控于东海冬季沿岸流.通过计算该孔的粒级-标准偏差,提取了环境敏感粒度组分,该孔沉积物粒度由以28μm为界的2个粒度子体构成,它们的峰值即约5~6μm与102~125μm分别为对应于冬季沿岸流和波浪的敏感粒级;细粒组分(<28μm)对应于沿岸流,为沿岸流所携带,表现为平行于海岸的横向迁移,粗粒组分对应于波浪,沉积物以垂直于海岸的纵向迁移为主.PC-6孔上段细粒组分的含量一般在85%以上,利用其平均粒径序列建立了研究东亚冬季风演化的替代性序列.     

基于高精度Boussinesq方程的数值模拟潜艇尾迹

基于高精度速度势布西内斯克(Boussinesq)方程的三维数值波浪水池模拟潜艇在水下航行过程中自由表面波浪形态变化.三维数值波浪水池采用高精度Boussinesq方程模拟波浪传播和衍化过程,造波区域采用流函数理论产生线性与非线性波浪,消波区域采用人工阻尼函数消除波浪反射.通过对称轴水平面将DARPASUBOFF潜艇模型分割为上下两部分,模型上部固定于数值水池水平底部,视为底部隆起.基于流函数生成规则行进波进而模拟潜艇在水下航行时形成的尾迹.数值计算结果给出伯努利水丘和开尔文波水动力尾迹特征.结果表明:该方法是有效的;相对于传统黏性流体计算方法,在同等计算精度的前提下,该方法效率更高.     

摇板式造波机性能实验研究

通过改进后的水池造波系统对工程中常用的规则波和二维非规则波浪的模拟试验，研究了该造波系统的最大造波能力、波浪总谐波变形以及对随机波浪谱的模拟精度等波浪模拟性能．测试数据表明，该造波机控制系统经过技术改进，恢复了二维规则波的模拟功能，提高了造波品质，完全满足船模耐波性试验的要求，可应用于实际工程项目之中。     

K(n,-n,2n)方程的行波解

利用动力系统分支理论和定性理论研究了$K(n,-n,2n)$方程的行波解及其动力学性质. 结合可积系统的特点, 得到系统的孤立行波解,不可数无穷多光滑周期行波解和不光滑行波解;并根据行波解与相轨线间关系,揭示了不同类型行波解间转变与参数变化的关系.     

单一过程波浪变形和爬高试验研究

为计算浅水区和破碎带内波浪变形的数学模型提供验证数据,介绍了关于孤立波和单波群（这里统称为单一过程波浪）的变形和爬高的试验研究成果。这些数据是水槽试验无法得到的,试验结果有可能引起本领域内科研工作者们的兴趣。     

一个非线性Drinfeld-Sokolov系统的行波解分支

用动力系统分支理论研究一个非线性Drin feld-Sokolov系统,证明该系统存在扭子波、反扭子波、孤立波和无穷多光滑周期波解,获得在不同参数条件下上述解存在的充分条件及其精确表达式.     

广义水波方程组行波解的分支

应用动力系统分支理论,研究广义水波方程组行波解的分支.在固定的参数条件下给出广义水波方程组的孤立波、扭结(反扭结)波解的精确表达式,并证明该方程组存在不可数无穷多个周期波解.     

上海海域风浪谱分析与研究

根据上海海域四个测点的11300多且实测波面记录，经初谱估计和分析，筛选出拟合样本280多个，并求得各测站的标准化平均样本谱及4个测站的综合平均样本谱。结果表明上海海域的风浪谱都呈现双峰谱型，且其低频部分的能量比重约为15％－20％。因此，经过多种拟合计算分析后认为：该海域拟采用JONSWAP谱与三参数谱联合或者五参数谱与三参数谱联合进行拟合较为合适，同时提出了适用于上海海域的双峰谱型及其相应参数，可作为上海海域沿海建筑物的不规则波设计的备选谱型，对我国其他类似海域也有一定的参考价值。     

柱坐标系下修正弹性应力波理论及数值分析

指出了传统的波动理论存在的一些局限性和不足。给出了修正弹性应力波理论的建立推导过程。完成了波动方程从张量状态到柱坐标系下的转换过程,得到了柱坐标系下的波动方程。建立了波动变量在加载面上与载荷及速度的关系,应力波在自由面上发生反射时边界条件对波动变量的影响。通过使用Matlab编程计算了应力波在几何模型为z方向无限长的空心圆柱结构中的传播过程以及应力波在遇到边界时的反射情况。计算结果显示了应力波随时间在结构中的传播方式,应力波在加载面上会产生2个波,即体积波和形变波,遇到边界后会反射出2个波。同时体积波和形变波的第一部分复合在一起形成一个复合脉冲以相同的波速运动。     

半波损失的本质

本文分别讨论了机械波、电磁波、物质波在两种介质的分界面正入射传播时产生半波损失的本质.     

近海近岸海浪的研究进展

从海浪谱、风浪及涌浪的预报方法、卫星海洋学及资料同化在波浪计算中的应用、增减水和环境流对波浪相互作用5个方面对近海近岸波浪的研究成果进行了较为系统的归纳总结和评述。在此基础上分析了近海近岸海浪研究的发展趋势，提出今后的研究方向。     

扭转波物理性质的讨论

由实心圆杆的扭转波的控制方程展开讨论,在假定横截面保持平面且运动是绕其轴的转动的条件下导出转角的波动方程。通过与杆的纵振动波动方程与弦振动的一维波动方程中各个量的物理意义进行比较分析,得出扭转波是纵波的结论。并从纵波和横波的物理和数学性质方面加以比较,验证所得结论。