均匀倾斜水底上非线性波浪的传播与变形Ⅱ——波浪的破碎

本文依据前文^[1]提出的理论系统讨论倾斜水底上的破碎深度及破碎波高等波浪破碎特性。文中采用了运动学波浪破碎判据并考虑了回流对波浪破碎的影响。考虑到问题的复杂性,引入两个经验参数后所得的最终结果与观测较好地符合。进一步的实验验证与理论研究是必要的。     

倾斜水底上波浪的传播与破碎(第一部分)

一、引言 海岸附近的深度通常逐渐变浅,研究在此情形下海浪的变化,具有重要的实用意义。有关倾斜水底上的波动的讨论很多,Stoker在其专著[2]中收集了广泛的文献,作了评介,并指出,就二维的小振幅波动而言,问题已完全得到解。这些数学处理虽严密的,但所得结果迄今未能用来满意地解决海岸附近海浪的变化问题。另一方面,在应用的问题中,为了方便通常引用依均匀深度导出的波动特性,如波速、振幅变化等。     

倾斜水底上波浪的传播与破碎（第二部分）

海岸附近由于深变逐渐变浅所致的波浪破碎,对海岸浸蚀、海港建筑等有很大影响,故在理论、自然界观测、实验等方面曾进行了很多的研究。一些数学家和力学家对倾斜水底上的小振幅波动作了如此广泛的讨论,这种波动问题己完全得到解。     

倾斜水底上波浪的传播与破碎(第二部分)

一、引言 海岸附近由于深度逐渐变浅所致的波浪破碎,对海岸侵蝕、海港建筑等有很大影响,故在理論、自然界观测、实验等方面曾进行了很多的研究。一些数学家和力学家对傾斜水底上的小振幅波动作了如此广泛的讨论,这种波动问题已完全得到解。但如Stoker指出的,难于期望这些研究能阐明海岸附近的波浪破碎现象,因波浪接近破碎深度时已不是小振幅波动,而为一非线性问题。     

倾斜水底上波浪的传播与破碎（第一部分）

海岸附近的深度通常逐渐交浅,研究在此情形下海浪的变化,具有重要的实用意义。有关倾斜水底上的波动的讨论很多,Stoker在其专著[2]中收集了广泛的文献,作了评介,并指出,就二维的小振幅波动而言,问题已完全得到解。这些数学处理虽严密的,     

倾斜水底上线性波动势函数解析解

本文导出了在倾斜水底上线性波动势函数的解析解,精度为α的平方,精确到a一次方的解与Biesell 951年提出的势函数[1]相同,精确到a2时,弥散关系出现修正项.本文的求解方法为求解精确到a更高次方的势函数的解析解提供了一条较简便的途径.     

波浪在陡坡上的传播变形

利用数值方法和物理模型分析以反射为主的陡坡上波浪传播变形特性。数值方法采用标记单元法,为处理倾斜反射边界对斜坡前波浪运动的影响,提出了“台阶镜像法”。通过1：1．5光滑斜坡上物理模型试验,分析了不完全立波的运动特性,说明强反射光滑陡坡坡前波浪运动呈明显的立波状态,它与直墙反射的主要差别是被前第一波节点和腹点位置向岸推移。本试验得到的波浪反射、爬高和回落特征值与港口工程规范给定结果接近。     

近岸波浪浅水变形的非线性分析

本文就近岸波浪具有非线性特征提出了应用椭圆余弦波理论来研究波浪浅水变形的非线性问题。本文在椭圆余弦波数值计算的基础上，进一步分析了浅水波浪在ＨＬ~２／Ｄ~３＞２６情形下波高的变化规律，其中考虑了床面底摩擦、底坡和传质水流等因素对波高变化的影响及相应的程度分析。计算结果分析表明，浅水波浪的非线性性质和底部摩擦对波高变化的影响不能忽略，这对确定海岸工程标高有较大的实际意义和经济价值。     

珊瑚礁地形上波浪传播变形的非静压数值模拟

珊瑚礁广泛分布于我国南海等海域,具有重要的生态、旅游、港口和军事价值。波浪是珊瑚礁环境最重要的动力因素之一。基于非静压浅水方程波浪模型SWASH,模拟了典型岸礁地形上的波浪传播过程,并采用Demirbilek等的水槽实验数据分别对有效波高、波浪增水与爬高进行了验证,模拟结果与实测数据符合良好,展示了非静压模型在珊瑚礁地形上良好的适用性。通过波浪频率谱和波面小波谱,分析了波浪谱在该珊瑚礁地形上的演化规律,并揭示了礁坪上波浪能量从高频向低频转移的现象。本研究结果可为珊瑚礁环境动力研究以及相关的工程建设提供有益的参考依据。     

均匀水底上二维随机波面的二阶谱

本文用摄动方法导出了均匀水底上精确至二阶的二维随机波动解。依据此解并将二阶谱定义为三阶矩函数的Fourier变换,首次给出了精确至二阶的二维随机波面二阶谱的理论表达式并简略地考虑了它的各个组成部分的物理意义。     

近岸波浪传播变形数学模型的研究与进展

对近岸波浪传播变形的各种数学模型进行了归纳评述和总结,以期对本研究方向的发展起到一定的引导和促进作用。     

考虑非线性弥散影响的波浪变形数学模型

提出了逼近Kirby和Dalrymple的非线性弥散关系的显式非线性弥散关系的表达式,该显式表达式与他们的非线性弥散关系的精度几乎完全相同.采用显式非线性弥散关系,结合含弱非线性效应的缓坡方程,得到考虑非线性弥散影响的波浪变形数学模型,并对该数学模型进行了数值验证.结果表明,考虑非线性弥散影响的波浪变形数学模型更为精确.     

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。     

近岸波浪传播折射变形的数学模型综述

对研究近岸波浪折射变形的各种数学模型（基本方程和数值方法）进行了较为系统的归纳总结和评述,内容包括线性规则波折射数学模型,非线性规则波折射数学模型,波群折射数学模型,不规则波折射数学模型。     

沙质岸坡上波浪传播变形及动力响应特性研究

波浪作用对水库岸坡稳定性有重要影响。为了解波浪在岸坡地形中的传播演变机制和孔隙水压力响应特性,在波浪水槽末端铺设长6 m、坡度1∶16的斜坡沙床进行试验。通过改变入射波浪参数,测量斜坡段各处波面形态,采集斜坡段不同位置处孔隙水压力,分析了波浪在沙质岸坡上浅水变形区域内波面变化特征、波能演变规律以及岸坡土体孔压特征。结果表明：随着入射波浪厄塞尔数的增大,波浪浅水变形更加明显,波形不对称性加剧,各阶谐波之间互相作用更加强烈;水深较大区域,岸坡渗透作用大于浅水变形作用,波高呈现减小趋势;浅水变形剧烈区,浅水变形作用大于岸坡渗透作用,波高呈现增大趋势,最终破碎;孔压随入射波高与波周期的增大而增大,岸坡不同位置处孔压沿深度衰减速率和随波高增长速率均不同;岸坡孔压沿深度衰减速率与入射波周期呈现出正相关关系,与波高并无太大关系。     

方形墩柱上的非线性波浪荷载

本文应用积分方程和时间步进法,考虑了在以流函数理论为基础的非线性规则波作用下,方形墩柱结构上的非线性波浪力和力矩。已有的一些结果表明本文计算值与一些实测结果吻合良好。文章给出了一些可供一般工程设计参考数值计算结果和经验公式。     

波浪在浅水传播中的弱非线性效应

在波浪从深水向浅水传播过程中,考虑弱非线性效应具有重要的实用价值,因此得到广泛的讨论和研究。本文根据文献「６」导出的考虑能耗的定常缓坡方程,结合文献「５」给出的显式非线弥散关系,得出了含弱非线性效应的缓坡方程,用该方程对浅水中波浪的传播 计算,将计算结果和试验数据进行了比较,结果表明,含弱非线性效应的缓坡方程可以用于讨论浅水中波浪传播的弱非线性效应,所得计算计算结果与试验结果更为吻合。     

非线性弥散效应及其对波浪变形的影响

针对Hedges,Kirby和Dalrymple提出的非线性弥散关系的修正式在浅水区存在的较大偏差的问题，给出了一个在整个水深范围内具有单值性的非线性弥散关系。比较可知，它具有在深水与中等水深逼近二阶Stokes波的弥散关系式，在浅水较Hedges,Kirby和Dalymple的修正表达式与Hedges的关系更加吻合的优点，且形式简练，用近似该非线性弥散关系的显式表达式，结合弱非线性效应的缓坡方程，得到考虑非线性弥散影响的波浪变形模型。数值模拟结果表明，用新的非线性弥散关系得到的模型对复杂地形进行模拟的结果和实测结果吻合很好。