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在实际海况中,由于波浪组分方向不同,使海浪常表现为三维短峰波,与二维长峰波相比,有诸多异同特征。为了研究三维畸形波生成和演化过程中异常大波的外部特征以及大波间的关联,本文采用色散和方向聚焦方法在物理水池中模拟了短峰畸形波的整个生成和演化过程。研究结果表明,生成和演化过程中出现的异常大波沿着方向分布函数峰值方向演化,具有一定程度“对称”特征;根据异常大波的特征参数可将该过程分成3～4个典型的阶段,这意味着可以根据异常大波的特征参数判断其所处阶段及预测其演化趋势;三维畸形波生成和演化过程可能会跳过“波群”或者“深谷”阶段,与二维畸形波相比,时-空范围较小,这意味着在三维波浪场中,与畸形波相关的深谷和波群的发生概率较低。 相似文献
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应用基于势流理论的时域高阶边界元方法,建立一个完全非线性的三维数值波浪水槽,通过实时模拟推板造波运动的方式产生波浪。通过混合欧拉-拉格朗日方法和四阶Runge-Kutta方法更新自由水面和造波板的瞬时位置。利用所建模型分别模拟了有限水深波和浅水波,与试验结果、相关文献结果和浅水理论结果吻合较好,且波浪能够稳定传播。系统地讨论造波板的运动圆频率、振幅和水深等对波浪传播和波浪特性的影响,并对波浪的非线性特性进行分析,研究发现造波板运动频率、运动振幅以及水深均将对波浪形态和波浪非线性产生显著影响。结果为真实水槽造波机的运动控制以及波浪生成试验提供了依据,便于实验室设置更合理的参数来准确模拟不同条件下的波浪。 相似文献
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多向不规则波浪生成的数值方法 总被引：4，自引：3，他引：4
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. 相似文献
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鼓式离心机中的线性规则波浪离心模型试验 总被引：1，自引：0，他引：1
波浪诱发砂质海床液化导致的海洋工程事故屡屡发生,开展有效防治液化的工程措施是海洋工程建设的关键所在.受模型比尺限制,在1 g模型水槽内难以生成诱发海床液化的波浪条件,采用了大连理工大学最新建设的、国内唯一的大型土工鼓式离心机GT450/1.4开展了生成线性规则波浪的离心模型试验研究工作.其中自主开发了基于200W直流伺服电机驱动装置的机械造波系统,结合鼓式模型槽长度较大的技术优势,设置了斜坡式多孔钢板构成的消波装置.整套造波系统可以生成不同浪高和频率的线性推进波,试验中通过微型孔隙水压力传感器和自制的浪高仪量测波压力和波高,并通过波浪理论验证了所生成波浪的有效性.与以往离心机中的造波装置相比,本套系统的优势在于能够在较大尺寸的环形波浪槽中生成更强烈度的波浪,为今后波浪诱发海床液化的研究提供了技术保障. 相似文献
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基于推板造波理论和摇板造波理论,在Open FOAM平台上采用重叠网格技术建立黏性数值波浪水槽,并使用一种结合SIMPLE算法和PISO算法的PIMPLE算法对数值模型进行求解。利用开发的数值模型通过数值收敛性测试和网格独立性测试分别重点研究了时间步长、库朗数和网格尺寸对数值精度和计算效率的影响。并对比研究了此数值模型分别嵌入层流模型和湍流模型的计算精度和计算效率。实现的规则波和二阶有限振幅波与理论结果和试验结果吻合,验证了此黏性数值波浪水槽的造波和主动消波功能。基于二维数值波浪水槽,进一步研究了三维数值造波,数值计算结果与理论结果吻合良好。研究结果不仅验证了重叠网格在二维和三维两相流体域中求解运动物体与流场交互的可靠性和正确性,而且为使用此黏性数值波浪水槽解决更复杂的海洋工程问题提供了依据。 相似文献
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用60个波高仪组成2m×2m的方阵,同步测量波面过程,用Doppler声学流速仪获得了二维正向和斜向规则波、二维正向和斜向随机波以及三维随机波浪场中不同水深处的同步Euler水质点速度各方向分量的高精度的时间过程资料.以此为出发点,讨论了分段式造波机生成波浪的周期分布特征,发现三维随机波浪周期分布的μ值与二维随机波浪比较有明显增大的趋势.分别从速度合矢量方向与波向的吻合程度(对二维波浪)、"多点波面"组合与"波面-水质点速度"组合两种方式得到方向谱的吻合程度(对三维随机波浪)等不同角度,论证了分段式造波机产生的波浪的内外部结构的一致性. 相似文献
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利用特征函数展开法对台阶式变深水槽中推板式造波机造波问题进行了研究，建立了相应速度势和波面的解析表达式。与高阶边界元方法(HOBEM)数值结果进行了对比，验证了本解析解的正确性。通过数值试验，研究了台阶对入射波的影响，同时分析了造波板所在位置（上部台阶）水深、水槽工作区（下部台阶）水深、造波板运动周期和造波板水平位置等因素对生成波浪高度的影响。由此选择合适的造波板所在位置及水深来得到所需要的波浪高度，进而根据需要生成波浪的周期和波幅 来反演造波板的运动。 相似文献
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The experimental studies of the breaking effects on wave statistics for deep-water random waves are presented. It is especially focused on the behavior of kurtosis of surface elevations due to wave breaking. Wave breaking suppresses the maximum limit of kurtosis of the surface elevation, although skewness depends on characteristic wave steepness. The mean instantaneous wave steepness of breaking waves defined using the zero-down-crossing method was much lower than expected from the Stokes waves. 相似文献
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For decades, the accelerometer wave buoy has been a preferred choice for offshore wave measurements. Although these measurements are accurate and robust, there are some issues of practical character that need to be inspected before using such measurements for detailed time-series investigations. Here three potential sources of inaccuracies are outlined which can appear due to improper mooring, limited high-frequency resolution or overly simple procedures for attaching measurement times (time stamps) to the measurements. The last two of these apply to all types of single-point wave-measuring devices.
An example of a wave-height series is given, in which part of the observed variation seems to be induced by the mooring. It is argued that unexpected semi-tidal modulations in measured wave-height can be an indication of a mooring that is too rigid. By truncating observed wave spectra from a deep-water location, it is demonstrated how the high-frequency cut-off limit of a wave measurement influences the most commonly used wave parameters. It is observed that the accuracy of common wave parameters remains acceptable up to a cut-off limit in the range of 0.30–0.35 Hz if the spectra above the cut-off frequency are replaced by a prognostic f−5 tail. Finally it is noted that the procedure of connecting time stamps to wave measurements can in some cases introduce an artificial time-lag compared to the real-time sea state. 相似文献
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Stanislaw R. Massel 《Ocean Engineering》1998,25(9):735-752
The vertical acceleration threshold concept has been applied to evaluate the limiting wave height in the train of wind-induced waves propagated over a horizontal bottom. This concept yields very simple computation of the probability of breaking for stochastic sea in deep and finite water depths. The computations confirmed the available field and laboratory observations that the limiting wave steepness in the deep water is lower than the steepness predicted by Stokes. For shallow water depth, the limiting wave height is smaller than 0.55h. This conclusion is consistent with field as well as wave tank observations. 相似文献
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In the design of any floating or fixed marine structure, it is vital to test models in order to understand the fluid/structure interaction involved. A relatively inexpensive method, compared to physical model testing, of achieving this is to numerically model the structure and the wave conditions in a numerical wave tank. In this paper, a methodology for accurately replicating measured ocean waves in a numerical model at full scale is detailed. A Fourier analysis of the measured record allows the wave to be defined as a summation of linear waves and, therefore, Airy's linear wave theory may be used to input the wave elevation and associated water particle velocities. Furthermore, a structure is introduced into the model to display the ability of the model to accurately predict wave–structure interaction. A case study of three individual measured waves, which are recorded at the Atlantic marine energy test site, off the west coast of Ireland, is also presented. The accuracy of the model to replicate the measured waves and perform wave–structure interaction is found to be very high. Additionally, the absolute water particle velocity profile below the wave from the numerical model is compared to a filtered analytical approximation of the measured wave at a number of time-steps and is in very good agreement. 相似文献
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海草所形成的植物消波体系能有效防止岸线的侵蚀。利用Sánchez-González等的实验数据分析了波浪非线性对海草消波特性的影响。研究结果表明，相对水深和波陡对海草床的波能衰减系数影响依赖于海草淹没度。相对波高一定时，拖曳力系数随相对水深的增大而增大。对给定的相对水深，拖曳力系数随波陡的增大而减小。波浪非线性对于规则波和非规则波海草消波特性的影响并不一致。用无量纲参数（邱卡数、雷诺数、厄塞尔数）表达拖曳力系数的效果取决于拖曳力系数与无量纲参数的关系中是否充分考虑波浪非线性对拖曳力系数的影响。 相似文献
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以CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场驱动目前国际先进的第三代近岸海浪模式SWAN (Simulating WAves Nearshore),对1105号台风“米雷”造成的台风浪进行数值模拟,基于浮标观测资料,验证了模拟数据的有效性,并对台风浪场的分布特征进行分析.结果表明:(1)以CCMP风场驱动SWAN模式,可以较好地模拟“米雷”所形成的台风浪场;(2)模拟的有效波高(SWH——Significant Wave Height)与浮标观测SWH在波高变化的走势上具有很好的一致性,模拟数据的走势则较为平缓,观测数据跳跃较为明显,模拟的SWH具有较高精度,仅在数值上略低于观测SWH; (3) SWAN模式对“米雷”所形成的台风近中心大浪区、台风眼、台风尾迹等方面进行了较好地刻画. 相似文献
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非线性波消波及波场分布研究 总被引：1，自引：1，他引：0
本文基于雷诺平均N-S方程,并结合RNG k-e方程建立了粘性数值波浪水槽,对不同波陡、不同相对水深、不同相对波高的非线性规则波的阻尼消波问题和波场分布进行研究。文中提出了两种描述消波区内部阻尼变化的阻尼函数,分别适用于小波陡情形和高波陡情形。研究结果表明,小波陡组消波区可设为一个波长,阻尼系数取10~4～10~5即可满足消波要求,计算结果与实验结果及造波理论吻合良好;高波陡组消波区可设为两个波长,阻尼系数取10~4～10~5亦可满足消波要求,计算结果与实验结果吻合良好。此外,当波陡较小时,波场内反射情况的小幅改变即可对整个波场造成影响,特别是当水深较浅时这种影响极为明显,需谨慎考虑。当波陡较大时,水波能量较高,整个波场沿水波传播方向可观测到明显的衰减现象,在具体试验中需进行考虑。 相似文献