叶文亚[1]2000年在《海岸“碎波拍”问题的数值模型研究》文中研究表明在海岸水域，海岸低频波浪对海岸泥沙输运、港口波浪和系泊船运动都有重要的作用。本文对海岸低频波浪和其对海岸作用进行了研究，主要有两个内容： （一）用流函数理论计算辐射应力。从辐射应力的基本概念着手分析，通过流函数理论得到计算辐射应力所需的一个周期内水质点速度及水面抬升，即能得到垂直于海岸线剖面某一时刻某一截面的辐射应力，那么变化的时间和变化的空间的辐射应力迎刃而解。这就是用流函数理论计算辐射应力的思路。 （二）研究了规则波、双色波和不规则波产生的低频波浪的非线形数值模拟方法。计算模型的波浪控制方程是由欧拉方程在短波周期上平均而得到的。为了考虑低频波浪在海岸的破碎，采用了WAF方法求解长波方程，对由辐射应力和海底摩擦力引起的方程非齐次项采用了时间算子分裂法进行了处理。采用FFT法（快速傅立叶变换算法估计谱）将不规则波的低频波浪的波面过程线转化为波浪频谱的形式。本模型以往一般都用线性理论计算辐射应力，考虑到当波浪接近海岸线处非线性作用越来越明显，采用流函数理论计算辐射应力有助于改善规则波在海岸处增减水的计算结果，也计算了双色波、不规则波的非线形理论碎波拍模型并与相应已有的规则波、双色波和不规则波产生的低频波浪实验结果进行比较，较之采用线形理论的计算结果都有一定的改善，表明本文采用的数值模型更适用于规则波、双色波和不规则波的实际计算。同时研究了模型中参数的选取，分析了各个参数变化对模型计算值的影响。
温秀媛[2]2009年在《波浪辐射应力计算及其对低频波浪的影响》文中认为波浪辐射应力的概念是由Longuet-Higgins和Stewart提出的,将作用于单位面积水柱体的总动量流的时均值减去没有波浪作用时的静水压力定义为波浪剩余动量流,即波浪辐射应力。几十年来,众多研究表明波浪辐射应力是波浪增减水、沿岸流、近岸环流系统、破波带内底部反向流、碎波拍的驱动力,是近岸水波动力学研究的重要内容。目前对辐射应力的计算大多采用Longuet-Higgins和Stewart提出的公式,但该公式只适用于简单的纯行进波,并且计算时还需要已知水体各点的速度、波高和波向等波浪要素。本文提出基于Boussinesq方程的波浪辐射应力计算方法。利用改进了色散关系的Boussinesq方程并结合辐射应力的基本概念,提出一种新的波浪辐射应力计算方法,并对方程进行有效的拓展和数值求解。将模型应用于常水深地形和变水深地形,并将数值结果与理论解、物理模型实验测量值进行比较分析。从波面、均方根波高和辐射应力三个方面的结果比较可以看出,模型可以较好的模拟波浪在不同地形上以及破碎情况下的传播变形,验证了模型的准确性和实用性。近岸低频波浪通常是指海洋中频率在0.004～0.04Hz的波浪,它对海岸泥沙输运、港内波浪和系泊船运动都有重要的作用。利用本文提出的模型对低频波浪的传播变形进行数值模拟,并讨论辐射应力与低频波浪之间的关系。模拟常水深地形时,发现调谐率是双色波群传播形态的一个重要参数;模拟斜坡地形时,考虑了波群未破碎和波群破碎两种情况,并与物理模型实验的测量值进行比较,分别从波面、主频波幅、低频波幅以及波群辐射应力的变化四个方面进行分析和讨论,结果可以看出波群的辐射应力会随着波群的传播变形而变化,并随着双色波群的破碎而有较大的坡降,而对应的低频波浪表现为以拍的形式增长,三者之间的变化关系是波群中各种不同频率组成波之间能量非线性传递的表现。
马小舟[3]2006年在《近岸低频波浪的Boussinesq模拟》文中研究表明本文从欧拉方程出发，推导了一组精确到O(μ~2，ε~3μ~2)的完全非线性Boussinesq方程，其中ε是波浪场中特征波幅和水深的比值，代表波浪的非线性，而μ~2是波浪场中特征水深和波长的比值的平方，代表波浪的色散性。方程中保留了O(μ~2)量级的非线性项，使得方程的非线性能得到提高。为了进一步改善方程的性能，对方程的线性色散关系和线性变浅率作了改进。改进后方程的线性色散关系达到了一阶Stokes波色散关系的Padé[4，4]近似，在相对水深μ接近1.0时仍保持较高的准确性。通过对方程进行Fourier分析发现对色散关系的改进还对提高方程的非线性特性有很大增益。Boussinesq方程是对势流的一种近似，因此它本身不包含任何耗散项。为了模拟波浪在破碎带的传播，在动量方程中引入一个在空间和时间上都只作用于波前的涡粘项来模拟由于波浪破碎引起的能量损失。通过应用窄缝法处理海岸线的动边界，将模型的模拟范围扩展到冲刷区，从而使本模型可以模拟波浪从深水一直到海岸上的爬高的整个过程。方程的水平一维形式用有限差分法进行求解，对于时间导数项用Adams-Bashforth显式格式预估，用Adams-Moulton四阶隐式格式校正。所采用差分格式的截断误差小于方程中的非线性浅水方程项，可以保证得到高精度的数值解。为了防止波浪在边界处的反射及二次反射的发生，采用在计算域内造波并在水槽两端布置海绵层来吸收波能，这样使得波浪长时间稳定地在水槽中传播成为可能。用所建立的波浪模型模拟了波浪在有潜堤或者斜坡的地形上的演化变形，将模拟结果和解析解以及试验结果进行了比较，它们总的来说符合良好，说明本文所建立的模型是可靠的。低频波浪是近岸水域一种重要的水动力学现象，应用本文的模型模拟了不同主波波幅、波群频率的双色波群在斜坡上破碎时产生的低频波浪，给出了低频波浪的波幅的变化规律，讨论了低频波浪的结构，并将数值模拟结果和实验结果进行了比较，两者符合良好，显示了Boussinesq方程同时模拟长波和短波的优势。
马小舟, 董国海, 滕斌[4]2007年在《双色波引起的碎波拍的数值研究》文中提出1引言碎波拍是指在近岸水域沿海岸线正向传播、周期为0.5~5.0 min的波浪.碎波拍是近岸低频波浪的一种,最早由Munk[1]和Tucker[2]独立观测到并命名.大量研究表明,破碎拍对海岸的泥沙输运[3,4]、港内波浪[5]、系泊船运动[6]以及近岸
于博[5]2012年在《低频波浪的试验研究》文中研究指明碎波拍是破波带外周期为30秒到5分钟的一种低频波动。大量研究表明,碎波拍对港内波浪的平稳度、系泊船运动、海岸的泥沙输运、海工建筑物的设计都有重要影响。本文首先对低频波浪研究进行了简单的回顾,并详细介绍了低频波浪生成机制研究的各种方法。然后通过物理模型实验和数值模拟,在低频波浪生成机制研究领域取得了以下研究成果：1.成功设计了研究低频波浪生成机制的物理模型实验,研究由双色波激发产生的低频波浪。实验中采用二阶造波技术,极大的压制了水槽中伪长波的生成；实验地形消除了零水深的海岸线,有效避免了波浪在海岸线处的反射,使得在实验中可以直接观测由波浪破碎点移动产生的离岸方向的自由长波。研究结果表明,在陡坡(1：10)上破碎点移动产生低频波浪这一机理占主导地位,而在缓坡(1：40)上约束长波释放产生的低频波浪更加明显。2.进行了双色波在潜堤上传播的物理模型实验。研究了调谐率、平均频率和差频三项因素对低频波浪产生的影响。分析结果表明,三种因素均对低频波浪的产生有重要影响。3.通过物理模型实验研究了不规则波在陡坡和缓坡上低频波浪的生成机理,采用小波二阶谱来分析缓坡和陡坡情况下不规则波浪各成份能量之间的传递,分析结果表明与陡坡下相比,低频波浪在缓坡条件下通过非线性传递得到的能量更多,进一步证明了在缓坡上约束长波的释放产生低频波浪的机理占主导因素。4.使用一组改进色散关系的Bousenessq方程作为控制方程,通过源函数法进行域内造波。通过与物理模型实验对比,发现该模型可以很好的模拟破碎带以外低频波浪的生成。另外还模拟了长波在缓坡上的传播变形。
董国海, 邹志利[6]1998年在《海岸碎波拍的计算》文中指出研究了一维碎波拍的计算方法．波浪控制方程由欧拉方程在短波周期上平均而得到．为了考虑低频波浪在海岸上的破碎，采用了ＷＡＦ（ＷｅｉｇｈｔｅｄＡｖｅｒａｇｅＦｌｕｘ）方法求解长波方程．对由辐射应力和海底摩擦力引起的方程非齐次项采用了时间算子分裂法进行了处理，并对由此产生的误差进行了修正．计算了单色波和双色波垂直入射海岸的情况，并与实验结果进行了对比．
冯丽, 马小舟[7]2013年在《低频波浪在单突堤附近的传播变形研究》文中认为文中采用Boussinesq数值波浪模型,模拟了低频波浪—碎波拍在港口单突堤处的传播变形。通过与理论解的对比研究验证了数值模型的正确性和可靠性,同时将碎波拍与短波进行对比研究,结果表明,低频波浪在单突堤后的绕射系数大于短波的情况,而在堤前的反射系数的最小值和部分位置处的极大值高于短波情况。
董国海, 王晓林[8]1998年在《计算港内长波的数学模型》文中认为本文研究了一维碎波拍的数值计算方法。波浪控制方程由欧拉方程在短波周期上平均而得到。为了考虑低频波浪在海岸上的破碎,采用了 WAF(weighted Average Flux)方法求解长波方程。对由辐射应力和海底摩擦力引起的方程非齐次项采用了时间算子分裂法(Time Operator Splitting)进行了处理。并时由此产生的误差进行了修正。波浪能量方程由 Lax-WendrOff 二阶差分格式求解。文中给出了单色波垂直入射海岸时的计算结果,与实验结果吻合。
巩超, 黄维平[9]2015年在《冲击荷载作用下新型延展式张力腿平台时域分析》文中研究说明延展式张力腿平台是一种适用于深水油气开采的海洋平台结构。提出一种新型平台由四个立柱和一个环形浮箱连接而成,环形浮箱是由四个箱型梁焊接而成。根据给出的南海海域的海况条件和相应的规范计算结构的环境载荷,运用SESAM软件Deep C模块,考虑风、浪、流等环境荷载的作用和张力腿系统的非线性影响,进行了时域耦合分析,得到了平台的运动位移时程、张力腿系统张力时程和张力极值等。模拟波浪破碎作为冲击载荷,得到张力腿平台在冲击荷载作用下的运动位移时程、张力腿系统的张力时程。研究结果表明:该新型平台具有良好的运动响应,张力筋腱应力满足安全要求;在冲击载荷作用下新型平台的运动响应也满足要求。
参考文献：
[1]. 海岸“碎波拍”问题的数值模型研究[D]. 叶文亚. 大连理工大学. 2000
[2]. 波浪辐射应力计算及其对低频波浪的影响[D]. 温秀媛. 大连理工大学. 2009
[3]. 近岸低频波浪的Boussinesq模拟[D]. 马小舟. 大连理工大学. 2006
[4]. 双色波引起的碎波拍的数值研究[J]. 马小舟, 董国海, 滕斌. 海洋学报(中文版). 2007
[5]. 低频波浪的试验研究[D]. 于博. 大连理工大学. 2012
[6]. 海岸碎波拍的计算[J]. 董国海, 邹志利. 力学学报. 1998
[7]. 低频波浪在单突堤附近的传播变形研究[J]. 冯丽, 马小舟. 中国水运(下半月). 2013
[8]. 计算港内长波的数学模型[C]. 董国海, 王晓林. 1998大连国际海事技术交流会论文集（第一卷）. 1998
[9]. 冲击荷载作用下新型延展式张力腿平台时域分析[J]. 巩超, 黄维平. 海洋工程. 2015