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对基于能量平衡方程的多向随机波浪传播数学模型进行改进,通过模拟不同防波堤绕射引起的港池泊稳,验证模型的合理性和有效性。利用非线性弥散关系提高模型计算浅水变形的精度;采用二次逆风差分格式离散控制方程,避免了加入绕射项引起的数值耗散;并将文氏谱加入模型中,使其更加适合中国海域的工程应用。应用改进后模型绘制的双突堤和岛式防波堤绕射系数图与我国《海港水文规范》图进行了对比。对比结果十分接近,可以较好地描述港池的泊稳状况,为综合计算波浪在近岸的浅水变形、折射、绕射、反射和能量耗散等作用奠定了基础。 相似文献
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为研究人工岛尺度变化和波浪方向分布对人工岛绕射波浪的影响,基于MIKE21-BW模型应用数值方法模拟人工岛波浪绕射过程。数值结果与Briggs等的物理试验结果的对比表明两者吻合较好,验证了模型的适用性。在规则波条件时,圆形人工岛绕射波浪的数值结果与线性波浪绕射理论解基本一致;采用该模型分别模拟了6种尺度的圆形人工岛、单向不规则波和9种方向分布θ_(max)、4种谱峰周期条件时绕射波浪分布情况。分析结果表明,圆形人工岛绕射系数随着尺度的增加,掩护区绕射系数随之减小;θ_(max)在10°~45°范围内,随着θmax的增大,绕射系数随之增大,θ_(max)在45°~75°内绕射系数变化较小;随着谱峰周期的增加,绕射系数随之增大。研究成果既为相关规范的完善提供了基础,也为相关工程设计提供了参考。 相似文献
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多向不规则波绕射的数值模拟 总被引：9，自引：1，他引：8
采用有限元求解Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程数值计算模型,对单突堤和双突堤的波浪绕射进行了数值模拟,并与物模试验进行对比验证。模拟结果表明入射波浪的方向分布对波浪的绕射具有明显的影响,使防波堤后的波浪增大,开阔区域的浪浪减小,波浪的方向分布对港内波浪的分布具有一定的均化作用。 相似文献
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为研究人工岛沿波浪传播方向尺度变化对绕射系数的影响,本文基于MIKE21-BW模型,数值模拟研究了入射波为不规则波时人工岛尺度不同对其绕射系数的影响。通过数值结果与Briggs物理模型试验结果进行了对比,结果吻合较好,验证了模型在研究波浪绕射问题上的适用性。在未考虑结构物沿波浪传播方向尺度对绕射系数的影响时,将数值结果与《海港水文规范》(JTS145-2-2013)规范结果比对,结果差异较小;本文采用上述模型模拟了结构物沿波浪传播方向7种不同尺度时的波浪绕射情况,分别是0.5Ls,Ls,2Ls,3Ls,4Ls,5Ls及6Ls,通过对不同尺度时的波浪绕射系数变化的分析,得到结果:结构物尺度在0.5Ls~2Ls范围内时,绕射系数随着结构物尺度的增大而变大;结构物尺度在3Ls~6Ls范围内时,绕射系数随着结构物尺度的增大而减小;在人工岛岛壁附近和其掩护区内绕射系数变化较明显;人工岛结构物尺度变化对绕射系数值有影响。文中给出了不同尺度人工岛绕射系数等值线图,可为工程设计中绕射波高确定提供参考。 相似文献
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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 相似文献
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水下圆形浅滩附近波浪绕射的计算 总被引：2，自引：0，他引：2
采用波数矢量无旋和波能守恒方程对圆形浅滩附近水域波浪绕射进行了数值计算,计算模型中采用Ｂａｔｔｊｅｓ关系与波数矢量无旋,波能量守恒方程一起联合求解圆形浅滩附近水域波浪折射影响下的波浪要素。本文的数值计算模型对圆形浅滩水域波浪折射绕射现象的验证结果表明,计算所得结果与试验结果是吻合的,数学模型是可靠和合理的,具有实用价值。 相似文献
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结合椭圆型缓坡方程模拟近岸波流场 总被引：6，自引：3，他引：6
波浪向近岸传播的过程中,由波浪破碎效应所产生的近岸波流场是近岸海域关键的水动力学因素之一.结合近岸波浪场的椭圆型缓坡方程和近岸波流场数学模型对近岸波浪场及由斜向入射波浪破碎后所形成的近岸波流场进行了数值模拟.计算中考虑到波浪向近岸传播中由于波浪的折射、绕射、反射等效应使局部复杂区域波向不易确定,采用结合椭圆型缓坡方程所给出的波浪辐射应力公式来计算波浪产生的辐射应力,在此基础上耦合椭圆型缓坡方程和近岸波流场数学模型对近岸波流场进行数值模拟,从而使模型综合考虑了波浪的折射、绕射、反射等效应且避免了对波向角的直接求解,可以应用于相对较复杂区域的近岸波流场模拟. 相似文献
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波浪对直墙前垂直圆柱的绕射 总被引：1，自引：2，他引：1
应用映像原理，将直墙前单个圆柱对波浪的绕射问题，变换为双柱对双向波浪的绕射问题，应用速度势的特征展开方法，建立了直墙前垂直圆柱对波浪绕射的解析解。通过数值计算研究了圆柱与直墙间距离大小、波浪入射角等因素对圆柱上总波浪作用力的影响。计算结果表明，直墙前圆柱上的波浪力将成倍地增加，且随着波数的变化而发生振荡。 相似文献
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双突堤波浪绕射的数学模型 总被引：4，自引：0，他引：4
双突堤是常见的一种防波堤布置型式。因此研究双突堤的波浪绕射数学模型和数值计算方法是有理论意义和实用价值的。本文引用数学物理方程中的单源点法,提出了两种双突堤波浪绕射的数学模型。本模型采用线性简谐波理论,假设水深为定值。 相似文献
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基于线性势流理论,利用高阶边界元法研究了规则波在三维局部渗透海床上的传播。根据Darcy渗透定律推导出渗透海床的控制方程,利用渗透海床顶部和海底处法向速度和压强连续条件得到渗透海床顶部满足的边界条件。根据绕射理论,利用满足自由水面条件的格林函数建立了求解渗透海床绕射势的边界积分方程,采用高阶边界元方法求解边界积分方程进而得到自由水面的绕射势和波浪在局部渗透海床上传播过程中幅值的变化情况。通过与已发表的波浪对圆柱形暗礁的时域全绕射结果对比,证明了本文建立的频域方法计算波幅的正确性和有效性。利用这一模型研究了三维矩形渗透海床区域上波浪的传播特性,并分析了入射波波长、海床渗透特性系数等参数对波浪传播的影响。 相似文献
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多方向不规则波传播变形数值模拟 总被引：2，自引：1，他引：1
在推广的缓坡方程数学模型基础上建立了多方向不规则波数学模型,综合考虑了波浪折射、绕射、反射、底摩擦和风能输入等因素。基于线性波浪理论,将波浪方向谱在频率和方向上按等能量分割法离散后,分别计算各组成波的传播变形,再计算合成波要素。缓坡方程数学模型采用改进的ADI法求解,计算效率高,稳定性好。采用椭圆形浅滩不规则波模型试验结果和单突堤不规则波绕射理论解对数学模型进行了验证,数值模拟结果和试验值及理论解符合良好。利用该模型进行了某港港内波浪折射、绕射和反射的联合数值模拟,给出了合理的港内波高分布。 相似文献
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港口工程中，波浪是一个非常重要的问题，港工建筑物的设计、港口平面布局的确定、航道淤积量的计算等均需了解和掌握本海区的波浪情况，所以编制本系统的宗旨就是使由外海波浪要素推算到港区泊稳计算等一系列繁琐复杂的波浪推算工作都尽可能地通过计算机来实现，从而减轻工作强度、提高工作效率。该系统目前包括五个模块、即外海波浪要素推算模块，Ｐ－Ⅲ型适线分析模块，浪波浅水变形计算模块、港区波浪绕射计算模块和不同累积频率波高换算模块。从本系统在国内几个港口中的使用情况来看，计算结果是令人满意的。 相似文献
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在势能流及微小振幅波理论假设下,采用复合边界元素法(CBEM)数值解析规则波通过单根外壁透水cosine-type型同心圆柱结构物绕射。将cosine-type外壁不透水条件改为透水外,并在内部设有一半径为b的不透水内圆柱共同组成同心圆柱,为了验证CBEM数值模式正确性与可行性,将其退化成圆柱,均得到合理结果。数值计算条件包含波浪正向入射凸端、透水参数及绕射参数,探讨波浪通过单根cosine-type同心圆柱体四周水面波动变化情况,并与双重圆筒同心圆柱作比较。计算结果显示结构物外壁采用透水型式,可以大幅降低cosine-type同心圆柱体四周整个波浪绕射场的水面波动。 相似文献
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抛物型缓坡方程的变分及数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
对线性水波的折射一绕射问题应用变分原理,对非等深、具有缓坡和不连续的底被导出了一种修改的抛物型缓坡方程近似模型,可预测三维地形上波浪的折射一绕射。同抛物型缓坡方程的线性方程进行了对比。通过数值模拟方法进行数值求解,表明本方法可用于地形条件下的波浪折射一绕射问题。 相似文献