斜坡上波动幅度特征值研究

1 引言波浪落深和波浪爬落幅度也是斜坡上波浪运动的重要特征,特别是最大落深和最大爬落幅度,它们对正确确定斜坡护面范围及块体重量具有重要意义.以往主要研究斜坡上波浪爬高,很少同时对波浪落深和波浪爬落幅度进行探讨,也没有系统地探讨过水深对波动幅度特     

斜坡床面潜堤作用下的波浪传播变形

以斜坡上梯形潜堤为研究对象,在波浪水槽实验的基础上,分析斜坡上潜堤对规则波和椭圆余弦波传播变形的影响．通过分析潜堤前后波面的变化情况来研究波浪外观形态的改变,利用谱分析来研究波浪内部能量的改变．研究结果显示,由于斜坡床面潜堤的浅化作用,波浪不对称性加剧,波能在潜堤处急剧衰减．     

弱非线性内孤立波在斜坡上的传播演化特性

采用简化的变系数内孤立波传播方程来描述弱非线性内孤立波在不同坡度斜坡上的传播演化过程.结果表明:弱非线性内孤立波在通过斜坡的传播过程中产生了不同程度的分裂现象,分裂为首波和尾波列.在通过斜坡的传播过程中内孤立波主要受到由地形诱导产生的浅化效应和能量耗散作用.对于非线性较弱的内孤立波,地形导致的浅化效应占主导作用,振幅逐渐增大并趋于稳定,而波速逐渐减小并趋于稳定.在相同的地形条件下,随着初始振幅增大,振幅的增加量减小,波速的减小量增加.随着斜坡坡度的增大,非线性内孤立波在传播过程中受到的能量耗散作用逐渐大于浅化效应,使得内孤立波在传播过程中振幅先增大后减小.当经过临界点(上下层流体深度相同的点)后,内孤立波由下凹型转变为上凸型.     

规则波致剪切波的时空变化

基于物理模型试验、小波变换理论及剪切不稳定理论等,研究入射波为规则波、地形为平直斜坡情况下的剪切波时空变化特性。通过对15个不同波况下的剪切波流速时间历程的小波谱进行分析,得出如下结论:入射波为规则波、地形为平直斜坡情况下可以观测到剪切波,但是时空变化不明显;剪切波产生后随时间的变化呈现连续性;剪切波在沿岸方向的能量谱中比在垂直岸线方向能量谱中占优势;地形坡度增加会使剪切波产生的区域减小;无论是1∶40坡还是1∶100坡,由剪切不稳定引起的剪切波频率都在约0.015 Hz左右变化。     

爬波在小径管探伤中的应用

近年来，随着爬波理论研究的深入，爬波在无损探伤领域的应用也逐渐广泛。阐述了爬波产生的机理和特点，通过一个实例重点地介绍了小径管爬波探伤方法及结果，从实践中可以看出，小径管爬波探伤具有很大的推广前景。     

可透浪斜坡式防波堤透浪系数对入射波要素的响应

针对实际工程中的可透浪式斜坡式防波堤结构,在不考虑越浪的情况下,通过物理模型和数值模拟试验相结合的方法,对斜坡式防波堤的透浪特性进行了分析研究,讨论了斜坡式防波堤透浪系数与堤心石粒径、相对堤身宽度等堤身参数以及透浪系数与入射波高、入射波周期和波陡等入射波波要素之间的关系,根据试验结果分别提出了规则波和不规则波作用下不越...     

孤立波在复合斜坡上浅水变形的CIP模拟

基于约束插值剖面(CIP)方法建立二维数值水槽,用更接近实际地形的复合斜坡来模拟岸坡,将波浪-岸坡-空气的相互作用问题通过多相流模型进行求解.运用双曲正切插值(THINC)法捕捉自由面,虚拟粒子法重构物体表面,对孤立波的近岸变形、破碎和水气掺混等强非线性复杂现象进行了分析.首先,对建立的数值水槽的造波性能进行了验证;然后,针对不同入射波高的孤立波在复合斜坡上的行进和演变展开了模拟,分析了孤立波在复合斜坡上的演变过程,并与相应的实验结果进行了对比,符合较好;最后,探究了复合斜坡的转折点对自由面抬升和速度场的影响.结果表明基于CIP法建立的数值模型可以很好地模拟孤立波在复合斜坡上复杂的浅水变形过程.     

在规则波和不规则波作用下斜堤块体的稳定性试验研究

本文采用规则皮、不规则波和波群；试验研究了波长和波浪不规则性对斜堤护面块体稳定性的影响。结果表明，大体可取不规则波的Ｈ１／１０作为规则波的等效波高，     

广义Camassa-Holm方程的对称性约化和精确解

利用一种更直接有效的对称性约化方法(CK直接约化法),研究具有充分非线性项的广义Camassa-Holm方程C(m,n,p)的精确解以及解受非线性项影响的情况．在3种规则的要求下得到了广义Camassa-Holm方程的对称性约化,特别研究了C(m,1,1)的对称性约化,约化的结果得到了丰富的解：紧孤立波解(Compacton),尖峰孤立波解(peakon),扭结解和光滑的钟型孤立波解．     

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。     

基于分层Boussinesq类模型的孤立波爬坡模拟

 波浪爬坡是自然界中普遍存在的现象,是近岸防波堤等结构物设计需要考虑的因素。本文采用分层Boussinesq类方程对近海岸波浪爬坡开展数值模拟研究,采用有限差分方法数值离散二层Boussinesq类方程,建立数值波浪模型。根据Synolakis 1986年的物理实验,数值模拟孤立波在梯形水道上的爬坡,验证了分层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。模型较好地预报了波浪爬高的变化趋势。预报的波浪爬坡高度大于实验测量值,主要原因是实际的底摩擦大于模型中的底摩擦。     

水深因素对斜坡上波浪最大爬高的影响

斜坡上波浪爬高的研究中,专门研究堤前水深因素对斜坡上波浪爬高影响的论文很少.本文在总结前人研究成果的基础上,通过系统的模型试验,阐明了堤前水深因素对斜坡上波浪最大爬高的影响机理,提出了波浪最大爬高的形成条件,并给出相应的计算公式.本文研究成果可作为现行规范及现有爬高计算方法的验证和补充.     

非线性不规则波的数值模拟

根据波动方程得到了二阶非线性不规则波的模拟公式，以及二阶波谱的计算式； 探讨了有限水深不规则波的数值模拟方法。利用波浪槽中实测的波谱和理论谱分别计 算了二阶谱，并对不规则波时间序列进行了数值模拟．结果表明，二阶谱对实测谱的影 响主要发生在二倍谱峰频附近及低频区附近；二阶模拟对线性模拟有一定改善作用，     

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。     

泊肃叶流的强非线性表面长波

考虑了在单层泊肃叶流背景下的强非线性长波,其中唯一假设为水深与特征波长之比为小量,建立了基于平均速度为速度变量的模型.由于在推导过程中未对波幅做任何假设,因而获得的模型具有更广的适用范围.     

随机波波生流的数值模拟

为了更合适地反映实际海浪的随机性,作者采用随机波折射－绕射模型和波生流模型对近岸海域中的波生流进行数值模拟,探讨不同条件下随机波波生流的流场结构。通过计算发现除地形对随机波波生流有明显影响外,波生流的大小同入射波高及波浪破碎关系密切,其流向特别是离岸流的位置与入射波向有关。     

栅栏板护面下护岸越浪数值模拟

护岸是一种常用的海岸和库区防护工程结构,被用于防御波浪与来流对陆域的侵袭。基于计算流体力学软件Fluent建立二维波浪数值水槽,在规则波条件下,模拟了光滑护岸和带栅栏板护面护岸的越浪过程。结果表明：栅栏板护面对越浪水体具有延缓作用,能有效地提升护岸的消波能力;通过比较不同坡度护岸和不同栅栏板间距的过顶越浪量,得出本文设计的护岸在较小坡度和较小间距条件下,消波能力显著。     

斜坡上孤立波碎波指针之数值研究

为探讨孤立波波浪受海岸渐变之斜坡地形影响所产生之碎波效应，本文以边界元素法利用Lagrange描述水粒子运动之方法，配合对时间项前进差分之方式来探讨孤立波于斜坡上之碎波型态、碎波指针、碎波波高、碎波水深及碎波速度等。研究结果显示这些物理量可以经由几个基本参数包括海底斜坡之坡度、入射波之波高与波形之尖锐度等来加以表示，并提出一些关于孤立波碎波指针之数值近似经验公式，经与其它学者所发表之结果大致上均有相当吻合的趋势。     

铰接多浮体系统在规则波作用下的运动响应

基于线性势流理论,利用模态法在频域内研究了铰接多浮体结构在规则波作用下的运动响应.首先采用边界元法建立边界积分方程求解水动力系数及波浪激振力,然后基于最小势能原理采用拉格朗日乘子法推导出系统的约束矩阵,并利用该约束矩阵建立系统运动方程求解各运动模态的运动响应幅值.通过与已发表的5个铰接漂浮方箱在规则波作用下运动响应结果的对比,证明了方法的正确性和有效性.以3个铰接的箱型浮体为例,讨论了水深、铰接位置对结构运动响应的影响.研究发现水深、铰接位置均会对结构的运动响应产生一定影响,且对于不同的波浪周期其影响程度也不同.     

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。