有限水深的风浪频谱

基于三参量（Ｂ，ｍ０，ω０）风浪频谱，经变换引进了深度参量μ，通过解出传统谱出的Ｋ，Ｆ，ｐ，ｑ与Ｂ，ｍ０，ω０，μ间的关系，得到了有限水深海浪频谱，从而使传统频型具有完备的形式。本文还给出一种由深水海浪谱构造浅水海浪谱的方法。     

有限水深下独立波群的能量变化试验研究

为了研究独立高斯型波群在中等水深条件下的非线性演化情况,进行了多种波况的物理试验,重点分析了波浪各要素对波群非线性演化的影响。试验结果表明,波陡在波群演化中占主导作用,其次是波群的谱宽,前者引起的非线性主要体现在高阶谐波的能量变化而后者引起的非线性主要体现在自由波能量的变化。频带下移现象只在大波陡情况下才会发生,随着波陡的增加,频带下移发生的相对更早,随着波群的谱变窄,频带下移相对越明显。波陡的增加会使得波群更早的开始分裂。大波陡的波群在演化中会发生破碎,破碎的类型以崩破为主,并且崩破是间歇发生的,连续崩破发生的距离约为1.0～1.5倍波长。此外,破碎引起的能量损耗主要来源于主频和高频成分波,耗散率约10%～18%,平均每个崩破能耗约为初始能量的2%。     

流体体积法（VOF0在崩波破碎波能损耗计算中的应用

利用改进后的ＶＯＦ方法计算规则波破碎后形成的稳态波高，计算与实验结果吻合良好。     

近岸浅水波的计算

采用理论推导与实验资料验证相结合的方法对近岸浅水波衰减计算进行研究。研究表明，波浪与浅水区运动传播衰减是各种能耗共同作用的结果，为此总结了分子粘性能耗、湍流能耗、底部渗透能耗、底部摩擦能耗、软泥海底弹性能耗等，由建立波能流平衡方程出发进行理论推导，得出各种能耗影响下波浪衰减的计算公式，并将该理论公式与作者１９８０年波浪水槽试验资料比较，两者基本吻合，可适用于线性及非线性各种波能耗情况的计算。     

有限水深二维绕射问题的二阶速度势和水动力

本文给出有限水深二维物体二阶绕射势在外域中的解析表达式，从而准确满足二阶绕射势的辐射条件。二阶绕射势在内域自由表面上的边界条件则由一阶势的数值微分求得。然后对内域用简单Ｇｒｅｅｎ函数法求得二阶绕射势。本文对二维浮体和潜体在不同水深和潜深情况下的绕射问题进行了计算，求得了二阶绕射势和二阶定常及倍频波浪力。讨论了水深和潜深对波浪力的影响以及二阶绕射势对非线性波浪力的贡献     

一种海洋柔性胶囊波能发电装置研究

海洋波浪能可再生能源的开发是未来发展的趋势,开发设计更为高效的波能转换利用装置是开发利用波浪能的关键。根据脉搏脉动机理,设计发明了一种柔性胶囊发电装置,利用柔性结构的强收缩性,让其随着波峰波谷收缩扩张,进而形成脉动来传输水体,使相连尾端竖管内水位随着脉动骤升骤降来压缩排出和快速吸入空气。进行了一系列探索性实验,着重研究柔性材料厚度、波高、周期、气室孔径对该试验装置的波能转换率的影响,数据表明,柔性硅胶管有很好的聚波作用,气室的设计和建造对波能转换效率有较大的影响。     

深水有限振幅重力波的一种解法

采用变量代换的方法,处理水波的自由边界,获得了新的水波控制方程和边界条件。以摄动法解非线性偏微分方程的近似解析解,求得了与三阶斯托克斯波略有差别的非线性波面和包含振幅的非线性水波色散关系,并且得出了二阶以上的波动势函数在深水情况下不为零的结论。     

任意水深变化Boussinesq型方程非线性波数值计算

首先从一个含有耗散项的高阶非线性和频散性波浪理论模型出发,建立了适用于任意底坡变化,相对水深h／Lo≤1的非线性波数学模型。应用全隐式交错网格和二阶精度中心差分法。得到离散方程组。进一步对其一阶导数项进行修正,达到与方程高阶项同量阶精度。精度检验表明本文计算结果与理论解和物理模型结果符合良好。     

碟形越浪式波能发电装置的三维数值模拟

基于计算流体力学软件的三维数值模拟技术,分析了碟形越浪式波能发电装置的越浪性能,通过构建基于水气两相VOF(Volume of Fluid)模型的三维数值波浪水槽对该装置进行三维数值模拟研究,数值计算结果与物理试验结果相互对比验证较为吻合,验证了所构建的三维数值波浪水槽的可靠性,通过考察装置的坡度、导流叶片个数、干舷高度对越浪性能的影响确定装置的最优结构参数。结果表明,在装置的斜坡面边缘增加回流板可减少波浪的反射,提高装置的越浪性能。在数值模拟中将装置的斜坡面边缘处安装回流板对碟形越浪式波能发电装置参数进行优化,通过分析回流板的长度对装置越浪性能的影响来探索最优回流板长度。     

侧向开口式波能转换气室性能的一种计算方法

本文提供了一种计算侧向开口式波能转换气室性能的理论方法。在该方法中,导出了气室内空气压力和水面运动速度之间的表达式以及描述气室内水面运动速度的控制方程;气室外的波浪运动采用源汇分布法进行计算。计算结果与实验结果的比较表明,本文所提供的方法是合理的。     

浅水环境下波浪能能流密度计算方法研究

本文列举了3种波浪能能流密度计算方法,通过实测资料和数值模拟的实验,分析了3种方法在浅水环境中的适用性。分析得知,定义方法对浅水环境中的海浪特征考虑最为周全,计算结果最准确,但强烈依赖海浪谱的存在,适用面较窄;经验方法仅依赖常规海浪参数,对各种基础资料几乎都适用,但对波能能流密度的估计往往偏低,且不能明显反应出地形抬升对波能能流密度的汇聚效应;修正方法考虑了浅水的影响,通过适当的选取参数,可以给出较准确的结果,但对于大的波能能流密度值存在过高估计的问题。3种计算方法各有优劣,可以根据实际需要适当选择。     

利用波浪谱理论计算我国近岸波浪能方法研究

简述了当前被较多应用于我国近岸波浪能计算的简化公式会带来较大计算误差的事实,指出了这是因不合理假设和化简造成的结果。在此基础上,提出了利用波浪谱计算我国近岸波浪能的计算思路,同时利用波浪谱参量与实测数据比对,间接证明了该思路的合理性。     

变水深对畸形波及其时频能量谱的影响

使用VOF (volume of fluid)方法实现了变化水深条件下畸形波的数值模拟,使用小波分析方法计算模拟结果的时频能量谱,发现变化水深可以加强波浪的非线性相互作用,使转化到高频端的能量更多,产生了不对称程度更大的畸形波.     

A second order random wave model for predicting the power performances of a wave energy converter

The power performances of a point absorber wave energy converter(WEC) operating in a nonlinear multidirectional random sea are rigorously investigated. The absorbed power of the WEC Power-Take-Off system has been predicted by incorporating a second order random wave model into a nonlinear dynamic filter. This is a new approach, and, as the second order random wave model can be utilized to accurately simulate the nonlinear waves in an irregular sea, avoids the inaccuracies resulting from using a first order linear wave model in the simulation process. The predicted results have been systematically analyzed and compared, and the advantages of using this new approach have been convincingly substantiated.     

浅滩地形上波浪破碎对低频波能放大的影响

低频长波对港湾共振、泥沙输运、波浪爬高与越浪等过程有重要影响。采用非静压模型SWASH模拟了不规则波在浅滩上的传播及破碎过程,重点探讨了滩顶短波破碎程度对低频波能演变的影响。模拟结果显示,当滩顶短波处于临界破碎状态时,低频波能流沿浅滩持续增长,浅滩对低频长波的放大效应（滩后与滩前低频波能流之比）显著;当滩顶短波轻微破碎、破波仅发生在外破波区时,低频波能流的沿滩增长率进一步变大;当滩顶短波剧烈破碎、破波延续到内破波区时,低频波能流沿滩先增长而后转为衰减,滩后放大率较临界破碎时明显减小。研究结果表明,浅滩顶部水深改变了短波破碎程度,进而影响低频长波的演化过程,浅滩上长波总体增长率随滩顶水深的减小呈现先增大后减小的规律,在短波轻微破碎时最大。     

基于非线性模型的畸形波模拟及其时频能量谱研究

采用VOF(volume offluid)方法实现了畸形波的数值模拟.将数值结果与线性理论(方程(5))计算结果进行了对比,发现数值模拟结果更能够反映非线性特征.使用小波分析方法研究了畸形波的时频能量谱,发现形成畸形波的过程中存在很强的波浪非线性相互作用,使得波浪的能量向高频端转化.变水深地形可以加强波浪的非线性相互作用.使得转化到高频端的能量更多,产生畸形程度更大的畸形波.     

海岸波浪多次破碎波能耗散模型

在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸,波浪在向海岸传播的过程中,可能经历多次破碎,而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中,波浪破碎是通过波能耗散来模拟的,但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程,特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型,模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数,并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明,新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟,而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果,并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。     

水深有陡变的人工港域内波高分布的数值计算方法

首次将单源点法应用于水深有陡变的人工港域内波高分布的数值计算,结果与一维理论解符合极好,并与工程实例的物理模型试验结果符合也很好.     

解浅水方程的集中质量有限元方法

本文给出三角形单元集中质量有限元解浅水波方程的方法以及该方法在IBM-PC微机上的应用实例并取得较好结果。