多向不规则波浪生成的数值方法

实际的海浪是三维(多方向)的,海浪的方向分布对于海浪折射、绕射及泥沙运动等的研究具有重要的意义,因而人们利用多向不规则造波机对它进行物理模型试验研究.同时,基于合适的数学模型,可在计算机上产生长时段的多向不规则波浪,用于研究海浪的基本特性及其对工程建筑物的作用,也是一种方便经济有效的手段,这也是制作多向不规则波造波机控制信号的基础.因此,如何由数模有效地合成多向不规则波浪,日益受到人们的重视.常用的一种方法是把海浪看作由无数不同频率和不同方向的组成波线性叠加而成,因而将模拟二维波浪的方法[1]直接推广应用于三维波浪的模拟.但是这样模拟所得的波浪往往是空间上不均匀,时间上会重复出现,需要进一步研究改进.本文首先给出了多向不规则波的三种模拟方法,并对其模拟结果进行了分析检验,给出了较理想的海浪模式.在此基础上,研究了模拟所得波浪的基本特征和模拟参数的确定.     

海洋波群的模拟

波群现象对海洋工程具有重要意义。本文概述了描述波群的方法,介绍和探讨了二种模拟波群的方法,可用于数值模拟和在实验室进行模型试验。     

不规则波浪的实验室模拟

众所周知,海浪是一种相当复杂的不规则的波动现象。现已发现不少工程课题中,如单点系泊等浮式结构的动力反应、波浪的折射与绕射、护岸越浪以及斜堤护面块体的稳定性等,都必须考虑波浪的不规则性。因此采用不规则波进行模型试验已成为当务之急.目前国内外部在大力开展这方面的研究工作,日本已正式把不规则波浪纳入新港工规范,国内不少单位已经或正在研制或引进不规则造波机。本文将系统地介绍和探讨波浪模型试验中不规则波浪的模拟方法和入射波、反射波的确定方法。     

Effect of Sea Level Variation on Tidal Characteristic Values for the East China Sea

1 .IntroductionTheglobalairtemperatureroseabout 0 .5～ 0 .6°Coverthepast 2 0thcentury ,andtheglobalmeansealevelincreasedbyabout2 0cmduringtheperiod .Theregionalmeansealevelriseswiththerisingglobalmeansealevel.Zuoetal.( 1 997)indicatedthatthemeanrisingrateofabsolutemeansealevelalongtheChinacoastontheassumptionofunifiedisostaticdatumis 2mm a .Woodworth( 1 999)analyzedsealevelspanning 1 76 8tothepresentinLiverpool,andobtainedaseculartrendforheperiodupto 1 880of0 .39± 0 .1 7mm a ,andatrendfort…     

斜向和多向不规则波在斜坡堤上的平均越浪量的试验研究

通过三维物理模型试验研究了在斜坡堤上斜向和多向不规则波在非破碎条件下的平均越浪量与波浪参数及堤参数的关系.着重考察了波浪以小角度(0°~30°)斜向入射时平均越浪量的变化情况,肯定了多向波的越浪量在这一范围内有所谓“小角度斜向增加”的现象,但否定了单向波也具有这一现象.在考察波浪的方向分布影响时发现波浪斜向入射时多向波的越浪量往往要比单向波的大.比较了已有的相关研究成果,给出了适用于混凝土护面和扭工字块体护面斜坡堤上斜向和多向不规则波的平均越浪量的估算公式.     

数值二维随机波浪水槽的建立和应用

利用域内源造波和边界海绵层吸波的思想,建立了基于势波理论的具有良好适应性的二维随机波浪数值水槽。垂向采用σ—坐标变换,将随时间变化的不规则物理域变为不随时间变化的规则计算域,有利于不规则自由表面条件和底面条件的“严格”满足。数值试验表明,本数值模型可连续地产生理想的规则波和随机波而不受建筑物产生的反射波的影响,计算所得直立堤上的随机波浪力与试验结果吻合较好。     

Wave Reflection Coefficient Spectrum

1 .IntroductionWavereflectionfromstructuresisanimportantfactorforthedesignofthestructures .Therehavebeenmanyresearchesonwavereflectionwithregularwavesandmonochromaticirregularwaves .Miche( 1 951 )proposedanon dimensionalMichenumberMfornormallyincidentirregularwavesconsideringwavebreakingbecauseofthedeepeningofwavesteepnessontheslopeofbreakwaters .ThereflectioncoefficientisproportionaltoM ,i.e .,Kr ∝M =4g( 2π) 5/ 2tan5/ 2 α(Hsf2p) ( 1 )wheregisthegravitationalacceleration ,Hsthesignifican…     

多向随机波浪的方向谱分析

针对由多点波面资料进行方向谱分析过程中发现的问题，利用数值模拟的方法研究了互谱分析中光滑点数，光滑次数，采样长度，采样间隔，波浪入射方向，波浪的多向性等因素对方向谱分析结果的影响，得出一些有意义的结论。     

Numerical Simulated Study on the Separation of Oblique Incident and Reflected Waves

The Goda's method of separating the frequency spectrum of the unidirectional incident and reflected waves is improved. The proposed method can be applied to the separation of oblique incident and reflected waves and the two wave gauges can be arranged in an arbitrary angle in front of a structure. When the projected distance of the two probes on the incident wave direction is the multiple ofthe half length of the incident waves, the singular problem will emerge by using the method. It is advised that when the projected distance of the two measured points on the incident wave direction is 0.05～0.45 times the wave length of peak frequency wave, good results can be obtained. The simulated resultant waves are separated by the method of numerical simulation and the separated wave spectra are basically corresponding to the target spectra input. The wave trains calculated by the separated incident and reflected wave frequency spectrum are approximated to the input wave trains and the reflected coefficient can be derived correctly. Therefore, the method proposed in this paper is reliable.