近岸非平整海底上波浪传播的非线性统一方程

针对波浪在近岸复杂地形条件下从深水向浅水传播的连续性特征,通过引进一种典型的近岸非平整海底变化的假设,由Hamilton水波变分原理建立了波浪传播的非线性统一方程,并且证明以下4种最具广泛影响力的波浪方程或关系成为它的特例:扩展的Airy非线性浅水方程;广义缓坡方程;二阶Stokes波色散关系;高阶Boussinesq型方程.     

波浪阻力线性化的能量法

应用能量法对非线性海浪阻力的线性化进行了研究。结果表明，运用现在常用的线性化公式计算的波浪阻力比实际的非线性波浪力偏小，其均方程差大于５％，这对于海洋结构物的设计和使用将是不安全的。为了改进非线性海浪阻力的计算方法，本文提出了能量法线性化方法，并通过数值计算，给出了线性化阻力修正系数的经验公式。用这种线性化方法对波浪力与非线性波浪力进行计算几乎没有误差。所以，该方法不但在谱分析中应用方便，并且消除     

近岸波浪破碎方向谱模型

在线性海浪方向谱折绕射联合模型基础上,通过引入破碎波高概率分布和单个破碎波的处理方法,提出了在能量控制上与我国港口工程规范基本等效的近岸波浪破碎方向谱模型,使海浪方向谱折绕射联合模型的透用范围拓展到破碎带内。模拟地形上的数值计算实验表明,该模型既能从宏观上较好地控制破碎波在沿程能量变化,又能通过波浪的内在结构反映近岸波浪的变形特征。     

多孔介质海床对波浪传播影响理论分析

假定海床为刚性、不透水边界的传统波浪理论难以模拟多孔介质海床对波浪传播的消能影响.基于完全动力响应模式,建立了能够考虑波浪-海床相互作用的波散方程,通过变动海床厚度、海洋土渗透系数和饱和度及波浪角频率,采用复波数解析方法,围绕量纲一参量波长比和能量衰减因子进行数值计算和参量分析,结果表明波浪在传播过程中会受到海床不同程度的消能作用,表现为波幅衰减及对应的波长变化.     

基于两相湍流珊瑚礁地形的波浪数学模型

珊瑚礁地形的波浪非常复杂,礁坪破碎后的波浪对礁体、防波堤等影响很大。为了更好地了解珊瑚礁地形下规则波的传播变形特征,文中基于雷诺平均的纳维埃-斯托克斯方程建立了珊瑚礁地形上的波浪数学模型,其中湍流模型采用两相的k-ω SST方程,数值模拟在OpenFOAM开源工具中进行。本模型通过文献中的物理实验数据进行验证,分析了珊瑚礁地形上的波高、增水和波面形态变化,并与标准k-ω SST模型的结果进行比较,结果表明:文中模型能有效减轻自由表面附近过度产生的湍流动能,波高和增水的模拟结果相比标准k-ω SST模型的更加准确;波浪在珊瑚礁地形上破碎时破波区的湍流动能主要集中在波峰附近,波谷的湍流动能则很小;在湍流动能的影响下,模型在破碎点处的波高减小、减水增大,破碎后的波能耗散增大。文中波浪数学模型可应用于珊瑚礁工程设计的波浪计算中。     

用改进的Boussinesq方程模拟潜堤上的波浪变形

研究了一种改进的Boussinesq方程,采用预报校正格式对该方程进行了数值离散,并对淹没潜堤上的波浪变形进行了数值模拟,从数值模拟结果和实测值的比较结果来看,该方程能较好地模拟波浪在潜堤上传播时波面的变形过程,可以用于实际中的波浪问题计算。这种改进的Boussinesq方程本身及其求解方法需做进一步的完善。研究结果为实际应用Boussinesq方程来研究复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。     

波浪在潜堤上破碎的数值分析

为模拟潜堤上的波浪破碎,在高阶Boussinesq方程中引入二阶紊动粘性项,建立了考虑波浪破碎的Boussinesq数值模型.在非交错网格下利用预报—校正的有限差分法求解控制方程,其中预报采用了三阶Adams-Bashforth格式和校正采用四阶Adams-Mouhon格式.利用数值模型,通过数值试验,再现了波浪在不同坡度的潜堤上破碎演变过程.首先通过一组地形,将计算波面的时间历程与实验结果进行了对比,讨论和分析了二阶紊动粘性项中启动破碎的参数对数值计算结果的影响,给出模拟该问题时最优参数取值,进而通过其他两组地形的数值计算结果验证参数取值的合理性.     

波浪辐射应力对潮流的影响

利用考虑能量损失的抛物型缓坡方程计算大区域的波浪辐射应力,作为附加项添加到深度平均的二维潮流方程中,从而研究长时间波浪作用对于潮流的影响．数值试验表明,波浪在长时间作用后,波浪辐射应力对潮位的影响很小,可以忽略不计,但是对潮流流速有比较大的影响,尤其是在波浪破碎的情况下,在潮流流速计算中必须加以考虑．     

基于非线性弥散关系的缓坡方程波浪传播变形模拟研究

【目的】波浪由外海传播到近海时,由于受到地形、建筑物等影响,波浪非线性增强,线性弥散关系不能够很好的描述波浪弱非线性效应。为了对比研究非线性弥散关系的缓坡方程在波浪传播变形的作用。【方法】采用改进型缓坡方程数值模式,并结合Li提出的非线性弥散关系,对Berkhoff椭圆经典地形进行波浪传播变形模拟研究,探讨线性和非线性弥散关系的数值模拟计算结果与实验值的关系,并对两种计算结果进行了比较分析。【结果】非线性弥散关系的计算结果与实验值的误差较线性弥散关系的结果小,非线性模型要优于线性模型。【结论】非线性模型更适合近海海域弱非线性波浪传播变形的研究。     

辐射沙洲地形条件下的工程设计波浪要素推算

针对目前辐射沙洲等复杂地形下的波浪传播变形数值计算还不太成熟的现状，采用两种方法推求设计风速并确定外海深水波浪要素，进一步建立了复杂地形条件下考虑底摩阻及局部风影响的浅水波浪折射、绕射变形数学模型，并计算了某一拟建工程地点不同重现期的波浪要素.     

海岸河口水域波浪传播数值模拟

提出了水深与流场缓变水域波浪传播数学模型－水流中依赖时间变量并考虑能耗的波浪“缓坡方程”及其等价的控制方程组,分析比较了无水流情况此理论模型与其相应的两种抛物型近似的差别,提供了长江口波浪变形数值模拟计算工程实例,实例表明,该模型能适应河口在角洲大范围水域波浪传播数值计算。     

Wave Damping over a Perforated Plate with Water Chambers

Introduction In recent decades,various permeable structures have been used in coastal engineering projects not only as breakwaters to prevent wave attacks but also as sea-walls to dissipate harbor waves.Permeable structures can be cataloged by their appea…     

一维构件中的波传播模型及其在结点的能量耗散

建立了在高频情况下,一维构件的波传播模型,针对工程中常见的螺栓连接梁结构,讨论了波在这种情况中传播的特性及能量耗散问题,提出了一种简化的非线性接头模型·分析与实践结果表明这种非线性模型更能接近实际,波通过梁的螺栓接部时,存在着能量耗散·螺栓松紧程度对能量耗散有较大的影响·在共振频率处,连接部分发生较大的折射·     

破波区内波高衰减及其特性

本文从流体力学的基本方程出发,利用破波现象和明渠水跃现象的相似性,推求了破波的能量损失和波高在破波区的衰减规律;应用椭圆余弦波理论的数值计算方法,探讨了破波区内击岸波的各种特性,包括波能、相对波峰高度、辐射应力、波浪破碎前后的增水和减水及它们在整个破波区内的分布规律.按文中方法求得的计算值与实验结果相符.     

电磁波在周期调制等离子体上的共振反射

本文研究了高频电磁波在均匀无磁化等离子体中传播时,由于传播方向上有限区域内存在常幅密度扰动驻波引起的共振折反射现象.从等离子体流体方程组出发,导出适于描述常幅密度扰动驻波影响下的电磁波传播方程;并对各种情况详细求解该方程得到折反射系数的解析表达式.     

变分原理在波浪理论研究中的应用

研究波浪在传播过程中由于缓变地形所引起的折射和绕射现象以及在水流影响下波浪的变形,是海岸动力学中一个十分有意义的课题.本文利用变分原理推导了一、二阶Stokes波的方程,并给出在波浪和水流共同作用下结合波浪折射和绕射的波动方程.其结果与已有的理论结果完全一致.     

一类耗散的色散水波方程的指数吸引子

在一定边界条件下研究一类新的带耗散项的色散水波方程动力学行为,获得该方程指数吸引子的存在性.     

基于分层Boussinesq方程的波浪通过斜坡上潜堤传播变形

在总结前人研究工作的基础上,运用分层Boussinesq方程对波浪通过斜坡上潜堤传播变形开展数值模拟研究．利用试验数据验证了二层Boussinesq方程波浪模型在该研究中具有很好的适用性和较高的精度．研究结果表明,相对堤顶水深和相对堤顶宽度对波浪外观形态和内部能量影响很大;相对堤顶水深越小,相对堤顶宽度越大,波形变换越显著,堤后波浪主频能量减少越剧烈．     

色散项系数为负的MKdV-Burgers方程的有界行波解

利用平面动力系统理论、假设待定法和齐次化原理研究了色散项系数为负的MKdV-Burgers方程的有界行波解,得到了方程行波解所对应的平面动力系统在不同参数条件下的全局相图以及有界行波解存在的条件和个数.讨论了该方程有界行波解的波形与耗散系数之间的关系,给出了表征耗散作用大小的临界值,该临界值与Bikbaev在文献中提出的临界值是不相同的.求出了该方程的钟状和扭状孤波解,进一步根据衰减振荡解对应的解轨线在相图中的演化关系,求得了该方程的衰减振荡解的近似解.给出了所求衰减振荡近似解与精确解的误差估计,其误差是以指数形式速降的无穷小量.最后,证明了所求衰减振荡解的近似解关于对接点的稳定性.     

对一个波动方程解的估计

给出一个线性波动方程，在给定条件下先证明了4个引理，然后给出并证明了该波动方程的能量解的一个上界估计式，与以往研究相比，文中的条件更为宽松。