用抛物型方程求解波浪折射的数值计算

据微幅波理论导出的波动方程是椭圆型的，数值计算比较复杂，但若以抛物型方程近似取代椭圆型的波方程，那么数值计算将会简单得多。本文将就抛物型方程建立波浪折射的数值计算模型式。     

长江口水域波浪数值计算

利用高阶非线性抛物型缓坡方程对长江口水域的波浪传播变形作了推算,依据测站的资料分析数值模式中的底摩阻因子和风能输入因子对波浪传播的影响,进而确定其参数。针对不同导堤结构型式,分析了潜堤的波浪传递系数,最后对长江口二期整治工程完成后水域的波浪场作了推算。     

波浪浅水变形的数值计算

本文给出缓慢倾斜海底上波浪浅水变形计算的数值模式。该模式取相对水深h/L0＝0．1为连结点，根据已知的初始波要素值,使用线性波理论和椭圆余弦波理论，分别计算因水深变浅引起的波高、波速的波长的变化。     

黄河口浅水波浪变形的数值计算及淤泥质海底摩阻系数的探讨

为解决位于黄河口水下三角洲上海洋钻井平台及钻探船受波浪的破坏问题,我们对黄河口以北的五号桩海域进行了浅水波浪变形数值计算,并提出了黄河口区波浪作用下海底摩阻系数与波浪要素和水质条件(粘滞性)的经验关系式。通过对计算结果的分析,讨论了黄河口五号桩地区的波浪传播特性。     

直接在网格点上作波浪折射的数值计算模型

从波向线微分方程和波散因子微分方程出发,进行波浪折射角θ和波散因子β的数值计算。在计算模型的设计上,建立了可在八个方向上作外推计算的统一公式,对计算点和计算方向实施了选择控制和扫描循环控制,可在复杂地形情况下算出结果。通过对地形模型和老黄河口海区的试算与比较,指出该方法可在实际中应用。     

水下物体在波浪力作用下的运动计算

本文通过对水下物体在波浪力作用下所受的力的分析，运用流体力学和波浪理论的基本知识，建立了物体的运动方程，并借助于数值计算的方法对运动方程进行求解，从而得出物体在波浪力作用下的运动特性，为水下机器人的吊放回收提供了理论依据。     

规则波在浅水中运动及破碎的数值计算

利用一维Boussinesq方程描述了在浅水中的波浪运动以及破碎情况。在方程中引入了表面翻滚的概念，认为翻滚的水体是以波速运动的，翻滚的作用表现在水平速度的垂直分布上，产生了附加迁移动量项。通过对Airy波在浅水中运动以及破碎情况的研究，得出的一些结论与Schaeffer和合田的成果吻合良好。     

深度和流速依时变化水域中海浪折射数值计算

绘制海浪折射图对海岸建筑物的设计、海岸带的开发利用、近岸波的计算及其他有关问题的研究是十分重要的。在常规下,就单一频率波绘制折射图时,总是假定绝对频率不随空间或时间改变,因此,只适用于小范围的沿岸区域,即海浪在该区域传播的时间尺度不长。这时,认为深度场是不随时间改变的^[1-4]。这些有关的理论和计算方法虽仍得到应用,但许多研究者发现了它们的限制和困难,并提出了各种改进途径,其中包括在折射中考虑绕射的影响,考虑摩擦、反射、流的影响及出现高阶谐波的影响等^[1]。考虑上述诸因素对改进海浪折射理论和计算是十分重要的。但必须指出,上述各种海浪折射的计算只适用于小范围的沿岸区域,均属定常模式。     

基于改进缓坡方程的波浪传播数值模拟

用变分原理导出考虑底坡一阶导数平方项和二阶曲率项影响的缓坡方程,对传统缓坡方程作了改进,提高波浪在海底地形变化剧烈、水深较浅时数值模拟精度。数值计算与已有实验室试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟有剧烈变化的海底地形的波浪传播,比传统缓坡方程模型计算结果在精度上有明显提高。     

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.     

近岸波浪数值计算中两种动边界处理的比较

在近岸波浪数值计算中,动边界处理是不可避免的问题。文章基于Boussinesq方程的FUNWAVE-TVD模式,引入窄缝法对波浪水槽实验进行数值模拟,比较窄缝法和干湿网格法的波浪数值计算结果;设计多种周期和波高的波浪数值试验,分析两种动边界处理下数值计算结果的差异。结果表明,两种动边界处理对近岸波浪破碎的数值模拟有影响,对波浪漫滩区的计算影响尤为显著。     

长江口海域浅水波浪数值模拟的探讨

本文应用中国海洋大学研制开发的“二维浅水海浪谱数值模式”,选择东向入射波进行了口门及航道内较具代表性的5个点的模拟。初步分析了该数值模式在复杂地形、径流等环境条件下的表述性和敏感性,为“二维海浪谱数值模式”在长江口海域的应用做一些探讨性工作。     

波浪数值模拟的可视化研究

研究了数值计算中对波浪场数据进行处理的可视化系统,利用VB和MATLAB混合编程实现了数值模型计算边界条件的输入以及计算结果数据的可视化处理问题,并介绍了系统实现的操作过程。有效提高了数值计算结果的分析效率,对改善分析计算的工作环境有积极的意义。     

近岸区波浪场数值模拟的研究与进展

地国内外近年来近岸波浪场数值模拟的几个主要计算模式的研究和进展概况进行了较为系统的阐述,首先对工程实际中经常使用的线性模型和非线性模型的发展,包括其范围、求解途径等方面进行了评述;然后,在论述波浪共存时波、流场耦合计算的基础上,重点总结了在近岸区存在流场时的模拟方法,最后指出了几个可能的可能趋势。     

胶州湾海域COD浓度场数值计算应用研究

ＣＯＤ作为有机污染物，是影响近海海域水质的主要指标之一，本文采用分步杂交数值计算方法，在模拟计算了胶州湾海域Ｍ２分潮潮流场的基础上，根据胶州湾沿岸青岛市排污口的ＣＯＤ排放量，对胶州湾海域中的ＣＯＤ浓度分布作了数值计算对基未来的水质状况作了预测。     

厦门港波浪传播变形的数值模拟

本文应用改进的Dobson法计算了厦门港波浪传播变形状况,结果表明,在外海东南向波浪作用下,胡里山以东,鸡屿至嵩屿附近部分岸线处为波射线集中区,波高较大;而嵩鼓、厦鼓水道及九龙江口南岸为波射线分散区,波高较小。     

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.     

任意截面大尺度垂直柱体的波浪力和水动作用力

许多海洋工程结构物和水工结构物,如海上贮油罐、各种支墩等,具有等截面柱状体外形,或在足够精确的工程近似意义上可视为这类柱体。它们的下端固置于水底,上端穿透水面,它们的波浪载荷是设计中的一个重要考虑因素;在许多场合,它们与周围流体的耦联振动也是相当重要的。对大尺度结构物而言,我们可在势流理论的范围内求解这一问题。通用的三维源汇分布法无疑是适用的,但对这类特殊的结构形式显得极不经济。