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海洋波浪能平均功率的准确计算是波浪能开发和利用的基础。实践中，波浪能转换装置一般安装在有限水深区域。对于随机波，只有当详尽的波浪谱已知的时候，有限水深区的波能功率才能被准确计算出来。由于种种原因，实践中波浪的实测数据大多以散点图或有义波高和统计波周期的形式给出，而波浪谱信息有时则很难获得。基于这种情况，传统上人们利用无限水深条件下的相关公式来估算有限水深区域的波能功率，但这种做法会造成较大的误差。本研究显示，对于50 m水深的理论波谱JONSWAP谱来说该误差高达14.6%。为了提高波能功率计算的准确性，本文提出了一种基于能量频率的一阶和二阶近似算法，可以在未知波浪谱的情况下较为准确地计算不同水深时的波能功率。针对两种理论波浪谱的计算结果表明，本方法在计算有限带宽内的波能功率时计算误差低于2.8%。 相似文献
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基于二阶斯托克斯波理论推导了辐射应力的垂向分布表达式,通过算例讨论了辐射应力在深水和有限水深条件下的垂向分布规律,并与基于微幅波理论的辐射应力进行了比较.结果表明,在波浪非线性不强时,基于二阶斯托克斯波理论的辐射应力与基于微幅波理论的辐射应力表达式计算结果接近;而当水深较浅波浪非线性较强时,基于二阶斯托克斯波理论的辐射应力在近表面处明显大于基于微幅波理论的辐射应力.采用二阶斯托克斯波理论推导的波浪辐射应力更为合理地反映了波浪非线性效应. 相似文献
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应用内外解匹配的方法和驻相法推导了柱坐标系下地震引起的水面波动方程的解,即推导了地震海啸波生成与传播的理论方程,并对越洋地震海啸理论方程进行了求解。基于Boussinesq方程出发,建立了二维越洋海啸波传播数学模型,并对越洋海啸进行了数值计算,计算方法采用有限差分方法,差分格式采用交替方向隐格式(Alternating Direction Implicit即ADI方法)。利用越洋海啸计算模式对发生在大洋中的地震海啸进行了模拟,将数值模拟结果与地震海啸波理论方程的计算结果进行了比较,两种计算结果吻合较好。 相似文献
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波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。 相似文献
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利用风要素计算港湾沿岸输沙率的一个数学模式 总被引：1，自引：2，他引：1
本文利用风浪要素计算方法,依波能流守恒法则,建立了一个由风要素计算港湾沿岸输沙率的数学模式Ql=1.906×10-8g-0.97F1.03u2.94cos1.2α0sinα0(m3/s).这模式对于缺乏测波资料的风速较小,水深较大(gd/u2)的海湾、湖泊等环境的沿岸输沙率求算具有实用价值.与现有主要几种计算沿岸输沙率的数模和方法进行计算比对,本文模式的计算结果有较好可信性与准确性. 相似文献
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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。 相似文献
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基于fKdV方程系数的正则特性，以二维两层流的先锋孤立子生成问题为算例，用数值方法对本文部分（Ⅰ）中的理论平均波阻，能量劈分及能量劈分比进行检验。从理论与数值结果的比较知，理论与数值结果符合得很好。这表明本文部分（Ⅰ）中的理论平均波阻，能量劈分及能量劈分比可用于先锋孤立子生成参数的预报，也表明本文部分（Ⅰ）中的理论可推广应用于二维非线性强迫系统。 相似文献
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用计算方法得到浅海波浪谱,对于浅水海域上建筑物的设计计算及动力分析都具有极其重要的意义。当波浪传播时,由于水深变浅、海底摩擦及反射、内部紊动摩擦、折射与海底渗透等因素的影响,波浪能量要有所变化。但此过程极其复杂。国内外学者对此作了大量研究工作,尚未得到一个较为统一的计算方法。本文将从波能流守恒这一基本原理出发,首先通过计算得到各组成波的浅水变形,然后再利用波浪叠加法得到波浪的浅水谱。文中还对能量损失项的计算采用了几种不同的算法,并把各计算值与试验结果进行了比较分析,提出了一些初步看法与结论,可供计算时参考应用。 相似文献
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本文给出缓慢倾斜海底上波浪浅水变形计算的数值模式。该模式取相对水深h/L_o=0.1为连结点,根据已知的初始波要素值,使用线性波理论和椭圆余弦波理论,分别计算因水深变浅引起的波高、波速和波长的变化。 相似文献
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本文给出缓慢倾斜海底上波浪浅水变形计算的数值模式。该模式取相对水深h/L0＝0．1为连结点，根据已知的初始波要素值,使用线性波理论和椭圆余弦波理论，分别计算因水深变浅引起的波高、波速的波长的变化。 相似文献
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本文基于海浪波折射现象和浅水波理论,提出了一种基于单景高分辨率光学遥感影像的浅海地形提取方法。首先,基于浅水波理论推导出适用于浅海区域的水深与海浪波长、频率的定量关系,针对近岸光学遥感图像复杂的海浪特征,讨论了两种海浪波长提取方法,即FFT方法和剖面线法。然后提出了基于长距离波长波动分析的海浪频率计算方法,解决了单景遥感影像的波浪频率计算难题。最后,利用单景QuickBird高分辨率光学遥感影像,以海南岛三亚湾为研究区域进行了应用实验,结果表明,对12m以浅的浅海区域,在不需要任何辅助参数的情况下,反演获得了浅海地形(DEM),经与1:25000比例尺海图的水深对比验证,地形趋势吻合良好,反演水深的均方根误差为1.07m,相对水深误差为16.2%,表明该方法适合于浅海水下地形的提取,且具有无需实测水深数据和环境参数的支持的优点。 相似文献
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本文用非常简单直接的论证方法导出了波动动能与水平动量的关系以及能量劈分关系,大大简化了Starr等人原来给出的相应推导过程.本文还把二维无旋周期不变形波动的若干重要普遍积分性质推广至有均匀流存在时的波场中,为此提出了波动超量的概念,给出了波动超量的若干重要普遍积分性质. 相似文献
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基于Boussinesq水波模型的聚焦波模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
基于最高导数为3阶的单层Boussinesq方程,建立了聚焦波的时域波浪计算模型。数值模型求解采用了预报?校正的有限差分法。对于时间差分格式,预报和校正分别采用3阶Adams-Bashforth格式和4阶Adams-Moulton格式。首先,针对不同水深条件下水槽中传播的强非线性波进行模拟,并将数值结果与流函数的数值解析解进行了比较,结果表明无论是波面位移、波面处的水平速度和垂向速度均与解析解符合较好,最大波峰面的速度分布伴随水深的增加与解析解吻合程度变差,非线性速度分布的适用范围与线性解析解适应范围kh<3.5基本一致。其次,对深水聚焦波演化进行了模拟研究,研究中聚焦波的生成采用在边界点累加不同频率线性规则波的方法。应用聚焦波物理模型实验结果验证模型,计算聚焦位置处的波面位移和沿水深的速度分布与实验结果的对比表明,波面位移吻合程度较好,垂向的水平速度分布基本吻合。最后,保持中心频率(周期)不变,数值模拟了周期范围变化下最大聚焦波峰面以及波峰面水平速度的变化趋势,结果表明波峰面值和波峰面水平速度随着周期范围缩小而增大。 相似文献
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非线性波的计算及其应用 总被引：1，自引：0，他引：1
本文在L.W.Schwartz的关于定常二维非线性波算法基础上,提供了适用于有限水深的五阶非线性波的简化算法。该算法可以方便地用于海洋结构物波浪载荷的计算,具有工程上可以接受的精度。当前,海洋结构物波浪载荷的计算,仅限于线性波理论,有时是不能满足工程需要的。许多非线性波的算法占用计算机内存大,耗费机时多,作为海洋结构物波浪载荷计算的子程序,应用上不方便。本文的研究工作旨在简化非线性波的计算,尽可能的压缩关于波动海面下流场计算的计算机子程序的规模。 相似文献
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基于非静压模型,通过开展一系列三维高精度数值计算,综合考虑入射波高、水深、采掘坑宽度及位置等因素的影响,深入分析了人工采掘坑对孤立波岸礁水动力特性的影响机制。计算结果表明,人工采掘坑对孤立波在岸礁上的传播具有一定的阻滞作用,导致采掘坑附近的局部波高显著增加,同时也引起岸线附近波高降低。局部波高最大增幅的大小易受入射波高、礁坪水深、采掘坑宽度和位置的影响。入射波高越大,局部波高最大增幅越大,礁坪水深越大,局部波高最大增幅越小,采掘坑宽度越大,局部波高最大增幅越大。除此之外,采掘坑的存在会降低波浪的最大爬高,但是采掘坑宽度和位置的变化对波浪的最大爬高影响有限。 相似文献
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本文介绍了海滩及近岸浅水区使用的两种推移质捕沙器的结构及使用方法,并分析了部分测量结果。测量表明,中潮线以下海滩及近岸浅水区内,推移质沙的运动方向基本上和波能的传递方向一致。据此关系,提出了直接运用波能流和推移质沙量的函数关系来计算推移质输沙量的方法,它不同于常用的只利用波能的沿岸分量的计算方法。 相似文献