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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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波浪谱形对不规则波数值模拟的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
通过数值模拟分析了波浪谱形对不规则波浪数值模拟结果的影响.采用不同参数的JONSWAP谱模拟入射波要素,基于抛物型缓坡方程模拟不规则波浪的传播,分析了波浪谱形状对波浪数值模拟结果的影响.结果表明,采用抛物型缓坡方程模拟不规则波浪时,入射波浪谱形对模拟结果影响不明显;但由于模型中非线性项的影响,采用不规则波模拟的波高分布和采用规则波模拟的结果略有差别. 相似文献
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在曲线坐标系下,建立了缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型.模型适宜于复杂变化的边界形状,克服了各种代数坐标变换的局限性.在建立模型时,将原始的椭圆型缓坡方程的近似型式——依赖时间变化的抛物型方程,作为控制方程,既克服了一般抛物近似方法的缺点,又便利了方程的求解;从开边界条件、不同反射特性的固壁边界条件相统一的表达式出发,对边界条件进行处理;用ADI法数值求解控制方程.对模型的验证表明,数值解与物模实验值吻合良好,模型对于具有复杂边界的工程实际有较强的适应性. 相似文献
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非结构化网格下近岸波生流数值模拟 总被引：5，自引：2，他引：3
波浪破碎产生的近岸流是近岸海域关键的水动力因素之一。基于近岸波浪的椭圆型缓坡方程和二维近岸波生流方程,建立了非结构化网格下近岸波浪破碎形成的近岸流数值模型。数值模型中,在空间上采用有限体积法进行数值离散,在时间上采用欧拉向前格式数值离散。数值计算结果表明,该数值模型可以有效地模拟近岸波浪破碎产生的近岸流。 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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任意曲线边界条件下缓变水深水域波浪传播的数值模拟 总被引：3，自引：0，他引：3
缓坡方程被广泛地应用于描述波浪的传播变形计算,目前一般采用矩形网格求解.将计算域剖分为任意四边形网格,以格林公式为基础,在变量沿单元边界线性变化的假定下,对双曲型的波能守恒方程、波数矢无旋性方程进行离散,同时通过等参单元变换推求节点偏导数值以离散椭圆型光程函数方程,从而建立了任意曲线边界条件下缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型.将模型应用于平行直线型等深线地形,并将计算域剖分为不规则四边形网格,对不同入射角、底坡、波高等多种组合情况比较了数值解与解析解,结果表明两者一致.应用于复杂边界的实例,数值模拟结果与物模实验值基本吻合. 相似文献
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椭圆型缓坡方程的一个有效的有限元解 总被引：7，自引：0，他引：7
将海绵层消波的方法用于有限元方法中,提出了缓坡方程的一种有效的有限元求解方法.在应用有限元法求解椭圆型缓坡方程时,通过在方程中加摩阻项,并在入射边界(波浪由此边界进入计算域)处使用不连续单元,将绕射势从总势中分离出来,在边界上利用海绵层进行消波处理,有效地消除了由于引用放射边界条件引起的误差和数值反射现象. 相似文献
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利用有限元方法求解双曲型缓坡方程 总被引：4，自引：1，他引：4
本文提出了一种双曲型缓坡方程的有限元计算方法 ,在建立有限元积分方程时通过在造波线处加入脉动源项来实现内部造波 ,并在开边界处利用阻尼层吸波 ,减少了在边界处由于数值处理引起的误差。数值计算结果与实测值吻合良好。本方法可用于大区域波浪场的计算中 相似文献
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运用海洋声传播二维 PE算法对不规则海底边界条件的处理 ,作者提出 1种改进方法 ,即利用抛物方程和界面边界条件 ,对界面附近的抛物方程的差分形式进行修正 ,以考虑复杂海底边界的影响。通过实际的数值计算表明 ,运用该方法计算声场 ,在提高计算精度方面起到有益的作用。 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
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考虑风能输入的抛物型缓坡方程 总被引：1，自引：2，他引：1
在Radder和Kirby发展的波浪折射绕射缓坡方程抛物型模型基础上，对这种模型进行了改进，改进后的模型除可以考虑波浪传播过程中的底摩阻损耗、非线性作用外，加入了风能输入对波浪传播的影响。基于风能输入项的波浪模型数值计算结果表明，在纯风浪情况下的计算结果与传统的风浪计算方法结果一致，在波浪传播过程中由于风的作用，将导致波高比无风作用下计算的波高大。 相似文献
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本文针对带对流项的抛物型方程反问题的数值解法展开研究。给出了一维空间中,Dirichet边值条件下的向前差分、向后差分、Crank-Nicholson及第一类Saulyev 4种差分格式,并证明了数值解的存在性,稳定性和收敛性。数值实验结果表明,4种差分格式所计算出的数值解都能很好地逼近精确解。 相似文献
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计算波群折射的方法及其应用 总被引：3，自引：0，他引：3
根据汪炳祥１９８提出的普遍几何群速概念和波群波向线及其波向线散开因子方程，提出一种计算和绘制波群折射的数值方法。为使本方法较具普遍性，将旋转坐标系引入控制方程并予以变形与简化。数值计算采用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法。将上述方法应用于胶州湾湾口附近海域的波群折射计算并绘制其折射图。将计算结果分别与依几何群速建立的波群折射和单频率波折射结果比较，可明显地看出基本方法的结果优于后两者。 相似文献
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将适用于近岸较大区域波浪传播变形的三种模型,即基于抛物型缓坡方程的不规则波模型、引入浅水波浪谱 TMA 谱的 SWAN(simulating waves nearshore)模型以及采用默认 JONSWAP 谱的 SWAN模型应用于特拉华大学(University of Delaware)圆形浅滩实验进行比较.结果显示,抛物型缓坡方程和SWAN 的模拟结果与实验所测数据符合都比较好; SWAN 在非线性作用较强的浅滩中心及靠后部效果更佳,而抛物型缓坡方程由于没有考虑非线性作用,模拟得到的最大波高较实测值偏高,且波高变化较为剧烈. 相似文献