畸形波生成的一种非线性机理分析

根据畸形波的非线性特点,采用控制深水波列演化的四阶修正非线性薛定谔方程,基于波列演化的边带不稳定性,研究了边带扰动条件下畸形波的生成与复波包谱的变化,并进一步详细分析了满足边带不稳定条件时,扰动频带宽度、初始扰动振幅、波陡及非线性阶数对边带不稳定性的发展和畸形波生成的影响。结果表明,载波能量向与之频率较近的不稳定边带快速转移,可引起波列在局部迅速增长而生成畸形波,因此该能量转移特性是边带不稳定性导致畸形波生成的一个根本原因。     

基于KdV方程的浅水畸形波演化特征

为了研究高斯脉冲型畸形波解的演化特征,运用虚拟波谱法数值求解KdV(Korteweg-de Vries)方程。以JONSWAP谱为目标谱,分别以线性余弦波、椭圆余弦波为基础组成波,采用叠加思想模拟随机波列,数值求解了高斯脉冲型畸形波在随机波浪场中的演化特征。采用CMOR小波分析畸形波演化过程中的波数、能量分布状况。模拟结果反映了畸形波生成时的能量集中以及高频能量转移特征。计算随机波浪场中不同参数条件下高斯脉冲型畸形波的持续时间和传播距离,曲线拟合结果表明,畸形波的持续时间与传播距离和高斯脉冲的波幅与脉冲参量之间近似呈二次函数关系。     

畸形波数值模拟的一个有效模型

基于控制深水复波包演化的修正的四阶非线性薛定谔方程和离散时间步长的伪谱方法,建立了畸形波生成的数值模型,模拟了边带扰动初始条件下满足边带不稳定性条件时波列的演化,统计了演化过程中生成的畸形波,并对该过程中谱成分能量的变化进行了分析.结果表明,采用该模型可以有效地模拟畸形波的生成,边带不稳定性是畸形波生成的一个可能原因,而且多对不稳定边带的相互作用增加了畸形波生成的概率.     

基于FUNWAVE-TVD模型的岸礁次重力波数值模拟

为了研究不规则波条件下岸礁上次重力波的传播规律,采用完全非线性的Boussinesq数值模型FUNWAVE TVD对波浪水槽的物理模型试验进行了数值模拟。在对短波、次重力波有效波高与时均水位模拟结果验证的基础上,采用互相关分析与小波二阶谱研究了次重力波的生成、传播过程及相关的非线性能量传递。结果表明：礁前次重力波从谱峰频段获得能量;礁前斜坡上水深变浅时,非线性作用加剧,更多波能从谱峰频段传至高频段与低频段并伴随着约束波的成长;礁坪上次重力波主要由破碎点移动产生,礁坪末端能量传递主要发生在低频段之间。     

垂直圆柱二阶绕射力的近似计算方法

本文用Taylor方法计算规则波中垂直圆柱二阶绕射力,发现该法对于水深与波数的乘积大于2.5时是有效的,其结果是精确的,但当水深与波数的乘积小于2.5时,结果是不稳定的。因此,须对方法作些改进。     

海滩碎波带波性质的统计对比分析

利用台风影响下的海滩碎波带采集的两个测点的压力波资料从频域作了处理与计算 ,对波谱形态特征 ,有效波高、峰值周期、有效波陡、波的群性因子、碎波谱的平衡域和长重力波要素等相应的波性质作了对比分析。     

群波在斜坡上的爬落变化研究

通过理论推导，将群波分解为线性项和非线性项，讨论群波非线性项在不同水深条件下的影响情况，试验中取各组成波波高相等，频率间隔０．０２Ｈｚ，通过模型试验研究群波在斜坡上的爬落变化，并与相应于群波有效波高的规则波的试验成果和经验公式进行对比分析，发现群波和规则波在斜坡上的爬高和爬落幅度的规律大致相同，而落深存在一定差异，即当Ｉｒｉｂｒｒｅｎ数较小时，规则波没有回落现象，运用谱分析方法研究群波在斜坡上的爬     

基于隶属度的概率数据关联算法

分析了点迹-航迹关联中常用的概率数据关联算法,针对此算法在密集目标环境下,尤其是当多个目标的关联波门相交且相交区域存在有效测量时易发生误跟和跟丢的问题,对算法进行了改进,引入了测量隶属度的概念,通过计算各个有效测量与所对应目标之间的统计距离,进而求出各有效测量的隶属度,将相交的关联波门进行拆分,然后对拆分后的各个独立的关联波门分别使用概率数据关联算法进行数据关联,并采用卡尔曼滤波算法对目标进行状态估计.仿真结果表明:改进的数据关联算法相比JPDA算法,正确关联概率下降约3％,计算时间缩短38％.     

江苏沿海滩涂围垦对近岸风浪场的影响

利用江苏沿海近期水深数据以及西连岛风测站1981—1998年风况资料,采用P-III曲线计算重现期风速并推求外海深水波要素,对江苏海域50年一遇设计风浪场进行了模拟计算。在模型验证的基础上,模拟计算了江苏沿海滩涂围垦规划(2010—2020年)后江苏近岸风浪场,探讨了江苏近岸50年一遇风浪场的分布特征,同时对比分析江苏近岸8个采样点工程前后50年一遇设计波要素的变化。结果表明:江苏围垦规划实施后,江苏近岸50年一遇设计波要素有减小趋势;北部近岸海域的有效波高和平均波周期基本不变,而南部近岸海域变化较大。其中,南部海域采样点有效波高最大降幅0.62 m,位于洋口港-吕四港近岸区域,采样点平均波周期最大降幅1 s,位于东沙围垦区东部;水深地貌形态和风区长度是影响江苏近岸重现期波浪的重要因素。     

畸形波对SPAR型浮式风力机基础的影响

采用相位调制法生成畸形波波面时历,在时域内模拟该原始畸形波作用下SPAR(立柱)型浮式风力机运动,分析其浮式基础的运动规律．结果表明SPAR型浮式基础的纵荡和纵摇对畸形波的起伏程度变化更加敏感．起伏程度较大的畸形波会使SPAR型浮式基础第一纵荡峰值增大,第二纵荡峰值减小,并使纵摇的瞬态幅度增大,且第一纵荡峰值随畸形波的起伏程度增加呈现出较弱的非线性增加趋势．当起伏程度增大5%时,第一纵荡幅度比原始畸形波作用时增大5.3%,纵摇幅度比原始畸形波作用时增大5.4%．冲击高度较大的畸形波会减小浮式基础纵摇,对纵荡影响并不明显,当冲击高度增大5%时,纵摇幅度比原始畸形波作用时减小2.3%.     

畸形波作用下海洋平台小尺度杆件波浪荷载分析

为准确计算复合结构中小尺度杆件上的波浪荷载,不仅要考虑入射波浪作用,还应该考虑大尺度结构物对波浪的绕射以及辐射影响.以畸形波对固定圆柱作用产生的绕射场为例,用Morison公式计算绕射场作用下细小杆件的波浪荷载.用高阶边界元法建立波浪对结构物作用的时域计算程序,利用积分方程求域内水质点由绕射势产生的速度和加速度.结果显示,在一定波浪条件下,杆件上的总波浪力为入射波浪力的1.2倍.因此,在工程中应充分考虑复合结构中由于大尺度结构物存在产生的绕射和辐射作用对细小杆件的波浪力.     

Cokelet理论在波流计算中的应用

应用Ｃｏｋｅｌｅｔ方法，计算了波流共同作用下的极限波高和波浪的相对角频率． 计算表明：当水深不是太浅时．计算结果与Ｄａｌｒｙｍｐｌｅ计算的极限波高，以及线 性波理论计算的相对角频率是十分接近的；而当水深很浅时则有一定的出入。     

珊瑚礁地形上胸墙波浪力大水槽试验

基于大比尺波浪水槽试验,开展了珊瑚礁地形上的波浪与斜坡堤相互作用试验。在不同水深和波浪条件下测量斜坡堤胸墙的水平力和浮托力,并与规范值进行对比。试验结果表明:胸墙的波浪力受波浪破碎后的堤前壅水、破碎波高和水流冲击的共同影响;胸墙水平力呈矩形分布,浮托力呈三角形分布;由于波浪在珊瑚岛礁上传播过程中的能量耗散,平均水平力和前趾浮托力试验结果均小于采用深水波要素计算的规范值,所提出的基于胸墙距礁缘的相对距离和礁盘上相对水深的波浪力修正系数,修正后的公式计算结果与试验值吻合较好。     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．     

波浪在近岸水域传播变形特性研究

波浪传播到近岸水域会发生浅水变形。为研究波浪在实际地形中的传播变形规律,本文根据特马港物理模型试验实测资料,采用MIKE 21之BW模型计算结果与之验证,结果吻合良好。在此基础上研究了波浪在近岸水域传播过程中总波高和内部锁相长波波高的沿程变化规律,以及波长、水位、有效波高、摩阻等对近岸波浪传播变形的影响。得出结论如下：不同波长的波浪在浅水中均发生明显浅水变形,波长、水位、摩阻均对浅水变形有显著影响;浅水中波浪之间非线性作用显著,内部锁相长波波高明显增加,且波长、波高、水位均对其影响较大。     

滑坡涌浪对桥墩冲击波压分布规律及计算

桥墩是三峡库区的重要建筑物之一,针对滑坡涌浪对桥墩的影响,通过物理模型模拟涌浪的产生、传播以及对桥墩的作用,分析了滑坡体方量、初始浪高及库区水深等因素对桥墩所受冲击压力的影响。结果表明,不同水位条件下,同一桥墩最大冲击波压分布规律有所不同,规范计算给出的分布规律不完善;前人运用孤立波的叠加来研究涌浪所得结论在一定水深条件下才适用,深水条件下呈现波动性多峰值分布,其结论并不适用。不同岸侧的桥墩,最大冲击波压的分布规律有区别且最大值的作用位置也有所不同,在工程设计中两岸桥墩应分开计算最不利荷载情况;基于多元线性回归给出了桥墩的最大冲击波压计算公式,供工程设计计算参考。     

船舶遭遇海浪要素长期分布的研究

本文根据波浪的随船统计资料，研究了波浪要素的长期分布，海浪谱函数和船舶 性能长期预报方法．应用ｗｅｉｂｕｌｌ函数拟合波高和周期的长期分布；沿用第１２届 ＩＴＴＣ（１９６９）海浪谱得到我国沿海海域修正的海浪谱，并给出了各种概率意义下的 波高、周期以及相应的谱矩。     

波浪在V形贯底式防波堤上绕射的解析研究

给出了V形贯底式防波堤对波浪绕射计算的解析方法．假定防波堤刚性、薄壁、不透浪,水深恒定．假想存在一个圆柱面,把流场划分为3个区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,在它们的公共边界上进行匹配．匹配的原则是公共边界上速度、压力连续,得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高．通过与已有的平直岛式防波堤绕射解析解比较,说明该方法是正确可靠的．数值结果给出了不同入射波频率及防波堤两臂不同张角时防波堤周围波幅的等高线图．结果表明：V形贯底式防波堤具有很好的防浪效果,通常情况下,掩护区域内的波高仅为入射波波高的20％～50％．