非线性弱色散波内部流场的重构

基于势流理论和级数直接求逆方法,本文建立了基于Ｂｏｕｓｉｎｅｓｑ方程或Ｇｒｅｅｎ－Ｎａｇｈｄｉ方程给出的水深平均流速或某特征流速及波面信息重构非线性弱色散波内部流场的算法。以Ｂｏｕｓｉｎｅｓｑ方程的孤立波解为例,用本反演方法计算了孤立波的表面水平流速及底部水平流速。结果表明本算法是有效的。本反演算法可用于获取非线性弱色散波的内部流场的详细信息。     

不规则波Boussinesq型方程的造波,消波和反射

对前人提出的造波、消波和反射边方法分析表明,其方法是极浅水波近似,不适用于任意水深的水域,本文就任意水深变化Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ型方程,提出了不规则波新的造波原理、方法和消波边界及部分反射边界波动方程,试验表明,本文提出的造波、消波和反射方程有效而可靠的。     

Boussinesq方程波浪数学模型的应用

介绍了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ 方程的推导过程和发展过程,基于深水和缓变地形的色散关系,建立了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程的波浪数学模型。该模型可以产生波浪,模拟吸收边界和不同反射率的反射边界。该模型可用于研究深水和浅水地区波浪的浅水变形、折射、绕射和反射     

一个新的非恒定型不规则波缓坡方程

缓坡方程由Ｂｅｒｋｈｏｆ所推导并在规则波折射绕射问题的研究上有着广泛的应用。然而对于不规则波折射绕射问题研究，缓坡方程还处于发展研究阶段，本文采用Ｐａｄｅ近似并仿Ｋｕｂｏ方法对缓坡波动方程进行了推导，得到了一个含有时间高阶导数项的不规则波缓坡方程，随即采用ＷＫＢ方法对这个不规则波的缓坡方程进行了简化，推导出一个较为实用的含有一阶时间导数的不规则波缓坡的波动方程。通过数值手段对所推导的不规则波缓坡方程进行了数值模拟，其结果与物模实验较为一致     

应用Boussinesq方程对由航道开挖所造成水深变化对波浪传播所产生的异常波

应用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程采用有限差分法建立了非线性数值波浪模式，并该模式对由航道开挖所造成水深变化对波浪传播产生的异常现象进行了数值模拟研究。从结果来看这种异常波浪局部增大现象是由于入射波与航道夹角过小，使波浪无法折射入航道，而在航道两侧反射叠加的结果。因此说水深的变化对波浪产生的反射现象也是不可忽视的。     

港口海岸工程波浪变形数学模型的发展

对目前常用于港口海岸工程的波浪数学模型进行了回顾,主要介绍了以下四类数学模型,即（１）波向线折射模型,主要介绍波向线法和针对复杂地开的波谱折射的逆波向线法;（２）缓坡方程,大致有三种形式的缓坡方程,即椭圆型,双曲型、,抛物线（３）Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ浅水短汉方程;（４）角谱模型,并对不同数学模型的特点,适用范围和发展趋势进行了对比、分析。     

内波频散关系的一种数值解法

基于Ｆｌｉｇｅｌ等（１９７５）采用的Ｔｈｏｍｐｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ算法（Ｈａｓｋｅｌｌ，１９５１），在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似的条件下求解线性内波方程，以研究内波的频散关系及其各种模态的垂直速度振幅随深度分布的特征。本文以南海（１３°３０′Ｎ，１１８°３０′Ｅ）、（９°３０′Ｎ，１１１°３０′Ｅ）两个测站夏季和冬季的内波特征的计算为例，分别用Ｆｌｉｇｅｌ等原先的方法（引入Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）和本文改进的方法（取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似）进行了计算；结果表明：对于垂直波数较小的内波，在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似情况下，其计算精度可获得明显的提高。     

应用Boussinesq方程对由航道开挖所造成水深结构的变化产生的异常波况数值模拟研究

本文应用Ｂｏｕｓｉｎｅｓｑ方程采用有限差分法建立了非线性波浪数值模式，并应用该模式对由航道开挖所造成的水深结构变化对波浪传播产生的异常现象进行了数值模拟研究。从结果分析可知，这种异常波浪局部增大现象是由于入射波与航道夹角过小，使波浪无法折射入航道，而在航道两侧反射并与直接入射波叠加的结果。因此对于由水深的变化产生的波浪反射现象也是不可忽视的     

新型Boussineseq方程的时一步改善

基于传统的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程,通过速度变换及在方程中加入高阶项的方法,给出了进一步改善线性色散关系及变浅作用系数的方程,其线性色散关系及变浅作用系数为精度均为Ｏ（β＾８）（β＝ｈ０／Ｌ,Ｌ为特征波长,ｈ０为特征水深）。     

完全非线性孤立波的稳态解

报道了应用边界积分方法模拟完全非线性孤立波的传播,给急剧记解的波形,流束和数值计算结果。结果表明,本模型对计算孤立波的传播是有铲的。当ａ／ｈ〉０．３时,自由液面上的水平流速、底部流速和垂向平均流速之间的差别是明显的。三阶Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程的孤立波解比低阶方程的孤立波解更接近本文完全非线性的数值解。     

新型Boussinesq方程的进一步改善

基于传统的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程,通过速度变换及在方程中加入高阶项的方法,给出了进一步改善线性色散关系及变浅作用系数的方程,其线性色散关系及变浅作用系数的精度均为Ｏ（β８）（β＝ｈ０／Ｌ,Ｌ为特征波长,ｈ０为特征水深）．     

非线性大气Ekman层三维动力学特征

本文采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似，利用地转动量近似（ＧＭＡ）方法，研究了大气Ｅｋｍａｎ层的三维非线性动力学特征，得到了Ｅｋｍａｎ层中三维风速分布的解析解，着重讨论了热成风对Ｅｋｍａｎ层水平风速分布的影响，对传统的求垂直速度的方法进行了改进。     

一种基本Boussinesq方程的近岸区破碎波模型

基于文献「１」Ｂｏｓｓｉｎｅｓｑ方程的近岸区破碎波模型基础,将数值模型中的波高衰减规律由假设改进为Ｄａｌｌｙ的解析公式,使近岸区破碎波模型的应用性更强。并将数值模型计算结果与现场实验资料进行对比,取得了满意的结果。     

显式非线性弥散关系在浅水波变形计算中的应用

本文参照Ｚｈａｏ和Ａｎａｓｔａｓｉｏｕ的方法,导出了逼近Ｂｏｏｉｊ的非线性弥散关系的近似显式表达式,该式给出的结果与Ｂｏｏｉｊ的非线性弥散关系相当吻合。用中文显式非线性弥散关系,结合会弱非线性效应的缓坡方程,构成含非线性影响项缓坡方程的一个求解浅水波变形问题的方程组。用实验数据对本文模型进行验证,结果表明,显式非线性弥散关系在求解浅水波变形问题时,给出了更符合实验数据的结果。     

内波频散关系的一种数值解法

基于Ｆｌｉｇｅｌ等（１９７５）采用的Ｔｈｏｍｐｓｏｎ－Ｈａｓｋｅｌｌ算法（Ｈａｓｋｅｌｌ，１９５１），在取消Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ近似的条件下求解线性内波方程，以研究内波的频散关系及其各种模态的垂直速度振幅随深度分布的特征。本文以南海（１３°３０′Ｎ，１１８°３０′Ｅ）、（９°３０′Ｎ，１１１°３０′Ｅ）两个测站夏季和冬季的内波特征的计算为例，分别用Ｆｌｉｇｅｌ等原先的方法（引入Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ     

四塘港区波浪数学模型试验研究

琼州海峡铁路轮渡是我国第一条铁路轮渡工程,本文针对海峡北部四塘轮渡港口,采用ＰＥＭ方法与Ｂｏｕｓｉｎｅｓｓｑ 方法相结合的嵌套模型,对五种港口设计方案进行波浪传递及港内泊稳数学模型研究,为港区总体布局和水工构筑物结构设计提供了依据。     

多向不规则波绕射的数值模拟

采用有限元求解Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程数值计算模型,对单突堤和双突堤的波浪绕射进行了数值模拟,并与物模试验进行对比验证。模拟结果表明入射波浪的方向分布对波浪的绕射具有明显的影响,使防波堤后的波浪增大,开阔区域的浪浪减小,波浪的方向分布对港内波浪的分布具有一定的均化作用。     

缓坡方程与Boussinesq方程特征的分析比较

在对缓坡方程和Boussinesq方程研究的基础上，从方程的基本形式和特征以及频散关系等方面对二者进行了分析和比较，明确了线性缓坡方程在频散性上要好于非线性Boussinesq方程。此外还对Boussinesq型模型与抛物型缓坡方程模型在Berkhoff椭圆地形的计算结果及其精度也进行比较，计算结果与实测数据吻合很好，说明这两种模型都可以用于模拟近岸波浪传播过程所发生的各种变形。但由于各自控制方程对各物理过程的处理不同，因此各有特征。     

强非线性和色散性Boussinesq方程数值模型检验

采用同位网格有限差分法,建立了强非线性和色散性Boussinesq方程数值计算模型。以稳恒波Fourier近似解给定入射波边界条件,对均匀水深深水和浅水域不同非线性的行进波、缓坡地形上深水至浅水域的浅水变形波、以及缓坡和陡坡地形上的波浪水槽实验进行了数值计算,并将计算结果与解析解、解析数值解以及实验值进行了较为详细的比较,从而检验了模型的色散性、非线性以及不同底坡下非线性波的浅水变形性能。     

波浪谱形对不规则波数值模拟的影响

通过数值模拟分析了波浪谱形对不规则波浪数值模拟结果的影响.采用不同参数的JONSWAP谱模拟入射波要素,基于抛物型缓坡方程模拟不规则波浪的传播,分析了波浪谱形状对波浪数值模拟结果的影响.结果表明,采用抛物型缓坡方程模拟不规则波浪时,入射波浪谱形对模拟结果影响不明显;但由于模型中非线性项的影响,采用不规则波模拟的波高分布和采用规则波模拟的结果略有差别.