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可渗透结构具有使波浪作用减弱的效应,而海水的层化及水波的非线性使结构的波绕射产生多层复杂机制。将可渗透结构应用于复杂海况条件中,海水的层化性、波浪的非线性及结构的透空性构成了波绕射的一个十分复杂的数学问题。该问题存在理论研究的必要性,而文章则着重探讨其数学分析的可能性。通过引入二层海的层化海模式及Stokes二阶波的非线性波模式,给出了二阶多色波对透空结构的波绕射的定解问题提法,提出了复合形式的二阶多色波辐射条件式及可渗透结构的二阶物面条件式,应用特征函数解法与积分法推导了多色波对结构绕射的一阶势解与二阶作用的耦合积分解式,并讨论了解式所涉及无穷积分的算法。 相似文献
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波浪水槽中非线性浅水波传播特性与模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
通过建立解析解、进行数值模拟和物理实验，研究了波浪水槽中非线性浅水波浪传播特性，给出了数值模拟中对应造波板做正弦运动的二阶入射边界条件。数值模拟采用高阶Boussinesq方程。实验结果、数值结果和解析解进行对比，并讨论了解析解的适用范围、高次谐波的产生及三波相互作用问题。 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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关于重力表面波非线性相互作用 总被引：3，自引：1，他引：3
本文利用小摄动法在作者以前求得的二阶近似解的基础上给出任意水深重力表面波非线性相互作用的四阶近似理论解(包括基本波系波数矢固定、频率摄动和波数矢、频率皆固定二种情况),并由此得四阶近似推进波,三向波及斜向波与直墙相互作用的理论解. 相似文献
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本文解析给出一种理想化了的推板运动所造二维规则波的线性时域解,它描述一个带有波前的二维线性进行波的传播过程。当推板运动时间趋于无穷大时,该解趋于线性稳态解。本文给出的解是二维线性波时域解中最简洁的一个,可为在时域中求解线性绕射和浮体运动响应,提供一个有解析表达式的二维入射波模型。 相似文献
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准确预报船舶在波浪中的运动和力可以为船舶性能评估提供参考。采用naoe-FOAM-SJTU求解器，数值模拟固定和放开垂荡、纵摇自由度的KCS船在不同波长的迎浪规则波中的运动。首先运用数值造波方法生成不同波浪周期的Stokes一阶深水规则波，与Stokes波的理论值对比确保造波的准确性；然后计算固定或放开垂荡和纵摇自由度的KCS船在0.65 ≤ λ/L（波长/船长）≤1.95的遭遇波中的运动和阻力，研究KCS船的波浪增阻中绕射和辐射成分，且采用傅里叶分析法研究了运动与阻力的线性和非线性成分分布。结果表明，波浪绕射增阻受波长的影响不大，当波长接近船长时，船舶的垂荡和纵摇幅值以及波浪增阻均达到峰值，这主要由船体剧烈运动引起的辐射增阻导致，应避免船舶在此工况下航行。 相似文献
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深水Stokes波列的不稳定调制演化与实际海面的瞬变性、波浪破碎、畸形波等海洋现象密切相关,且波列在长期演化的过程中,演化特性会随着时间尺度的增加而改变,前人的研究多是针对其空间分布特性,对于波列内部能量的分布和变化趋势尚不清楚,因此引入熵的概念用于描述调制Stokes波列长期演化过程中任意时刻波浪场中不同频率波浪能量分布的均匀性。通过高阶谱方法数值模型,模拟了不同初始波陡条件下调制Stokes波列波数谱熵值的长期演化,给出不同阶段初始波陡和熵的关系,并将稳定状态熵值及谱形与典型海浪谱进行对比分析,发现调制Stokes波列长期演化的波数谱熵值和谱形均趋向实测JONSWAP谱,表明其经过长期演化发展,谱变宽变连续,波场内的能量分布趋向均匀并保持动态的平衡,同时也更加趋近于真实海浪。 相似文献
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双曲余弦海脊上海啸俘获波的解析与数值研究 总被引：4，自引：3，他引：1
海啸能被大洋海脊引导以俘获波的形式沿其传播上万千米，且因其特殊的运动方式，携带巨大能量影响远场地区的港口，严重威胁海岸安全。本文首先基于线性浅水方程，推导了双曲余弦平方海脊上俘获波的波面解，其为μ阶ν次的连带勒让德函数的第一类解和第二类解的组合。进一步推导出其对应的频散关系，其中对于确定的频率ω，存在无穷多个波数ky与之对应。采用MIKE21-BW模型，模拟了产生于海脊脊顶处的海啸在理想双曲余弦平方海脊上的传播变形过程。结果表明，小部分能量以自由先驱波进行传播，海啸波的波能大部分被海脊俘获。海脊俘获波沿着海脊方向为行进波，随着海啸波传播时间的增加，波浪在沿着海脊方向的延展范围也逐渐增大，波高逐渐减小、波的个数逐渐增加。俘获波能量主要由不同频率以相同速度传播的具有孤立波特性的波浪成分和能量主要集中在特定频率范围内的波浪成分组成。 相似文献
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分析了ＷＡＭ海浪模式中计算谱传播的一阶迎风格式的特性，导出了二阶精度的二维ＱＵＩＣＫＥＳＴ格式，利用它计算海浪能谱的传谱，研究了格式耗散对预报结果的影响。 相似文献
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为研究顺应式海洋平台慢漂运动的影响因素,以截断圆柱和漂浮方箱为例进行了不规则波作用下的慢漂运动模型试验。测量了不同系泊刚度条件下的漂浮方箱以及相同系泊刚度条件下的截断圆柱和漂浮方箱在静水中自由衰减运动和在不规则波中的运动响应,并将运动响应分解成一阶波频运动响应和二阶低频运动响应,分析了系泊刚度和浮体形状对浮体运动的影响。通过物理模型试验发现了系泊刚度及浮体形状对顺应式系泊浮体一阶运动标准差和二阶低频运动平均漂移值和标准差的关系。结果表明由于顺应式浮体的固有周期远离波浪谱峰周期时,系泊刚度以及浮体形状对慢漂运动的一阶运动响应影响不大;二阶低频运动相对偏离平衡位置的平均值和标准差均随系泊刚度增大而减小,浮体形状同样对慢漂运动的二阶低频纵荡运动响应影响较大。试验结果为实际海洋工程的外形选择和系泊刚度选择提供数据支持。 相似文献
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基于同量阶迭代法，在保留同阶面的前提下，对林建国等（1998a)得到的二阶Boussinesq类方程进行了求解，得到了与其量阶相对应的取立波解，并春与Euler方程的二阶孤立波解进行了比较，结果显示，本文解比传统Boussinesq方程的孤立波解有明显的改善，扩大了孤立的适用范围。 相似文献
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运用时空域的二阶中心差分法 ,由运动微分方程、自由边界条件及人工边界上的吸收边界条件 ,导出了二维非均匀粘滞弹性介质中波传播的二阶显示差分格式。该法可以方便且精确地处理自由表面、人工边界及交接层面。实现了在微机上用有限差分法对地震波在传播过程中的波型转换及波形变化的全波场模拟 相似文献
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建立基于四阶完全非线性Boussinesq水波方程的二维波浪传播数值模型。采用Kennedy等提出的涡粘方法模拟波浪破碎。在矩形网格上对控制方程进行离散,采用高精度的数值格式对离散方程进行数值求解。对规则波在具有三维特征地形上的传播过程进行了数值模拟,通过数值模拟结果与实验结果的对比,对所建立的波浪传播模型进行了验证。同时,为了考察非线性对波浪传播的影响,给出和上述模型具有同阶色散性、变浅作用性能但仅具有二阶完全非线性特征的波浪模型的数值结果。通过对比两个模型的数值结果以及实验数据,讨论非线性在波浪传播过程中的作用。研究结果表明,所建立的Boussinesq水波方程在深水范围内不但具有较精确的色散性和变浅作用性能,而且具有四阶完全非线性特征,适合模拟波浪在近岸水域的非线性运动。 相似文献
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试图建立一个简单海气耦合模式,其中大气垂直分为两层,为－β平面近似线性模式。在非绝热加热项中包含了对流凝结潜热与大尺度流场之间相互作用的ＣＩＳＫ机制以及蒸发、感热与扰动风场之间的反馈机制,并考虑了东风区与西风区的不同。由于只研究大气的平均纬向运动,故模式大气中仅含有Ｋｅｌｖｉｎ波。海洋模式为一约化重力模式,只保留了Ｒｏｓｓｂｙ波。对这一海气耦合模式进行特征波动分析,发现考虑海气耦合效应并不影响大气波动的性质,在东风区大气Ｋｅｌｖｉｎ波仍然增幅和东传;在西风区大气Ｋｅｌｖｉｎ波振幅衰减。但海气耦合效应却使得大气Ｋｅｌｖｉｎ波的传播速度减慢,周期增大。当考虑海气耦合效应时,海洋Ｒｏｓｓｂｙ波的稳定性质发生变化,由原来的中性波动变为非中性波动。在西风区,波数小于某临界波数的长Ｒｏｓｓｂｙ波振幅增大,而短的Ｒｏｓｓｂｙ波振幅衰减。在东风区结论相反。对海气耦合模式中波动的分析,为数值模拟西太平洋暖池的形成及其对大气扰动的影响建立了理论基础。 相似文献
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近岸区域波流耦合作用的数学模型 总被引：5，自引：0，他引：5
本文提出了一个讨论近岸波浪和波生流耦合作用的二维数学模型。在波浪场中运用波数矢量无旋和波作用量守恒方程求解波浪在波生流作用下的折射、绕射变形,以辐射应力作为波生流场的驱动力,考虑地转柯氏力和海底底摩擦的作用。文中采用Dingemans（1987）的地形对波流耦合作用进行了分析。数值计算结果表明波流耦合作用对近岸波浪场和波生流场的影响比较显著,在工程实际上应当综合考虑波流耦合问题。 相似文献