二阶谱虚部与波面水平不对称关系的理论导出

Masuda等人最先研究了二阶谱虚部并赋予其物理含义,他们通过引入Rayleigh阻力和Mile’s机制,从理论上导出了复二阶谱的解析形式,并采用简单模型,建立了二阶谱虚部与波形水平不对称间的定性关系.最近,本文作者利用大量实验资料,证实了Masuda等人提出的定性关系.但是,如何从理论上建立它们之间的定量关系,一直是人们企图解决的难题.本文通过引入波面斜谱二阶谱的定义与概念,首次从理论上严格导出二阶谱虚部与波形水平不对称间的定量关系.     

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     

波浪在变深区的向岸传播

基于非线性长波方程,除在开边界对幅射波进行了线化处理外,还对局部波数(波长)、局部相位以及入射波速进行了修正。以圆柱绕射、斜坡底折射和波浪向岸传播为实例进行了计算。结果表明:对于波向变化、破波位置及波幅变化诸方面其计算与经验是一致的。因此本文的工作拓宽了非线性长波方程的适用范围,而且为应用Boussinesq方程研究浅水波变形打下了基础。     

加速度不对称波浪作用下的底部边界层动力特性

为了研究加速度不对称波浪对底部边界层的影响,建立加速度不对称波浪作用下的底部边界层数学模型,复演物理模型试验中的流速剖面、紊动强度和床面剪切应力,在此基础上探讨加速度不对称波浪边界层的动力特性。结果表明,波峰半周期内正向加速阶段的加速度比较大,引起较快的边界层发育、较大的流速梯度和较大的紊动能量,产生了正向的周期平均床面剪切应力;这些现象随加速度不对称系数的增大而更加明显;在振荡水槽中,加速度不对称波浪边界层内存在底部反向和顶部正向的时均流动,加速度不对称系数的增大会增强底部反向流速;在开敞水域中,时均流速在整个边界层内都是正向的,底部出现"流速外突"的现象,顶部流速趋于均匀分布,加速度不对称系数的增大会减弱底部正向流速。     

波浪变形数值模拟

从 Navier-Stokes方程出发 ,采用修正的 k-ε模型来封闭雷诺方程 ,作为紊动波浪场的控制方程 .采用修正的 VOF方法跟踪自由表面 ,应用施主与受主单元模型求解流体体积函数 F的输运方程 .在差分离散方法的基础上 ,采用通度概念 ,对不规则边界进行处理 .在近壁区范围内 ,采用壁函数技术解决壁面效应问题 .通过数值计算成功地模拟出椭余波通过潜堤时波面的变形过程 .     

某工程船在不规则波中的操纵性自航模试验研究

为研究某小型工程船在不规则波中的操纵性能,对该船进行了静水和不规则波中的操纵性自航模对比性试验,依据试验所获取的大量数据,得到了随机波浪对船舶操纵性影响的规律,为进一步开展不规则波中操纵性理论预报提供了可借鉴的资料。     

二层海中立于可渗透海床上的大直径墩柱的波浪渗流力

 应用特征函数展开法,研究了作用在二层海洋中立于可渗弹性海床上垂直圆柱的波浪渗流力问题,给出了由表面波和内波分别所引起的渗流压力场的解析解式,由此推导了作用于固立墩柱底部上由波浪渗流压力所导致的浮托力和倾覆力矩算式,并进行了相应的计算。计算结果反应了二层海中渗流波浪力的各种可能变化趋势,说明内波对波浪渗流力可能存在明显影响。     

随机波浪荷载作用下海洋平台的前馈—反馈振动控制研究

该文研究线性前馈－反馈控制策略对海洋平台振动控制的有效性。线性前馈－反馈控制只有当输入荷载为白噪声过程时，所实施的控制才是最优的，因此该文采用一白噪声过程通过滤波器来近似随机波浪力谱，并将海洋平台－主动控制系统的动力学方程转化为符合随机最优控制要求的增广状态空间表达形式。依据设计目标中对安全性以及经济性的权衡，通过使二次型控制目标函数最小化，推导出了随机最优控制力的计算方法，从而实现了最优控制的目的。在频率域上分析了海洋平台受控后的振动响应，结合典型的海洋天然气生产平台算例，将前馈－反馈控制与反馈控制、TMD控制加以比较，总结了前馈－反馈控制的特点及其优越性。     

孤立波通过透水潜堤水动力特性试验

基于波浪水槽试验,对孤立波通过潜堤的传播变形、透射系数和波浪爬高开展研究,分析了潜堤消浪效果、波浪爬高与相对堤顶水深和潜堤透水率的关系．研究结果表明,在相同透水率的条件下,透射系数随着相对堤顶水深的增大而增大．波浪爬高明显随着入射波高的增大而增大,并且成线性趋势,在同一透水率下,波浪爬高随着堤顶水深的增大而增大．     

高阶Boussinesq水波方程

和理新推导了了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程，将其精确到三阶，并将由此产生的四阶空间导数变换为二阶导数，建立了具有三阶精度的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程方程的色散性和非线性精度提高了一阶，可适应较深水域和较强非线性情况。