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1.
波浪聚焦被认为是产生极限波浪的重要机理之一,近年来受到普遍重视。通过高阶谱方法,引入造波边界建立数值计算模型,模拟聚焦波浪在不同方向分布时的产生和聚焦过程,研究波浪的方向分布对聚焦波浪的波面、波峰最大值、聚焦点的偏移、波面参数及频谱的影响。研究结果表明波浪方向分布越窄,波浪的非线性影响越强、波面越陡,波峰值、聚焦点的偏移和波面特征参数都越大;同时方向分布对波浪聚焦前后的能量具有很大的影响。 相似文献
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当波浪传播至近岸浅水区时易发生破碎,波浪破碎后水体直接拍击单桩结构,其波浪作用力显著增大,可能导致结构失稳破坏。首先建立包括斜坡海床的数值波浪水槽,并与已有研究进行对比验证。进而开展考虑斜坡海床可渗透性的孤立波数值模拟,分析孤立波传播与浅水化破碎特征,着重研究竖直单桩上破碎波浪力的特性,及其与单桩位置、海床渗透率的关联性。数值研究发现:对于低渗透率海床,随着单桩位置由深水向岸线位置变动,其所受波浪力先增后减,所受波浪力最大的桩体位置随海床渗透率增加而从波浪破碎点前方移动至破碎点后1D处,而在高渗透率海床上不同位置处桩体所受波浪力均较小;随海床渗透率等梯度增加,海床消波作用逐渐增强,波浪破碎进程延缓,波浪破碎点向岸线方向加速移动,单桩上破碎波浪力呈整体下降趋势,但可能因波浪破碎点的位置变动导致部分位置桩体所受波浪力异常增大。 相似文献
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数值水槽内的阻尼消波和波浪变形计算 总被引：11，自引：3，他引：8
采用时域内对波面运动位置追踪的边界元方法,建立了一种非线性波浪变形计算的三维数值模式,并借助Spongelayer阻尼消波和Sommerfeld放射条件相匹配的处理方式,开发了一条三维非线性波的数值造波水槽,进而对水槽内的Stokes波进行了波浪变形计算。 相似文献
4.
波浪作用对水库岸坡稳定性有重要影响。为了解波浪在岸坡地形中的传播演变机制和孔隙水压力响应特性，在波浪水槽末端铺设长6 m、坡度1∶16的斜坡沙床进行试验。通过改变入射波浪参数，测量斜坡段各处波面形态，采集斜坡段不同位置处孔隙水压力，分析了波浪在沙质岸坡上浅水变形区域内波面变化特征、波能演变规律以及岸坡土体孔压特征。结果表明：随着入射波浪厄塞尔数的增大，波浪浅水变形更加明显，波形不对称性加剧，各阶谐波之间互相作用更加强烈；水深较大区域，岸坡渗透作用大于浅水变形作用，波高呈现减小趋势；浅水变形剧烈区，浅水变形作用大于岸坡渗透作用，波高呈现增大趋势，最终破碎；孔压随入射波高与波周期的增大而增大，岸坡不同位置处孔压沿深度衰减速率和随波高增长速率均不同；岸坡孔压沿深度衰减速率与入射波周期呈现出正相关关系，与波高并无太大关系。 相似文献
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本文在时域非线性数值波浪水槽中，研究了不同风速条件下极端波浪的特性。采用推板造波的方式生成非线性波浪，基于Jeffrey遮蔽理论将风压项引入自由面动力学边界条件来模拟风压作用，通过高阶边界元法和混合欧拉-拉格朗日时间步进法来求解初边值问题。通过与已发表的聚焦波群实验结果对比验证了该数值模型的准确性，并研究了风压对极端波浪的最大波高、聚焦位置的偏移和波浪谱的演变等波浪性质的影响。本文进一步在数值波浪水槽中引入均匀水流，来模拟风生流对波浪演变的影响。结果表明，风压的存在会少量增大极端波浪的最大波高，波浪的聚焦和解焦过程伴随着明显的能量传递，并且风生流进一步导致了波浪聚焦位置的偏移。 相似文献
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基于开源程序REEF3D,通过建立高精度二维数值波浪水槽,系统研究了聚焦波浪在浅堤上传播变形的规律,着重分析了聚焦波浪通过浅堤的水动力过程及能量变化规律,讨论了不同波浪要素对聚焦波浪传播特性的影响。除此之外,还考虑了双浅堤布置对聚焦波浪传播变形的影响。研究结果表明:极端波浪通过浅堤时,堤顶水深越小,波浪主频能量衰减越显著。在给定堤顶水深条件下,聚焦点与浅堤的相对位置对聚焦波浪能量的衰减影响较小。在双浅堤布置条件下,随着浅堤间距的增加,上下游浅堤的相互影响逐渐减弱,高频段的波浪能量也随之减小。 相似文献
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实验室一般采用波浪聚焦方法生成深水破碎波，通过各组分波浪的波幅叠加生成一个波高显著增大的大波，使其波陡超过极限波陡发生破碎。利用该方法生成深水破碎波浪的破碎次数通常并不唯一，导致波浪破碎后的流场特征不明显；造波参数不易于选取导致研究工况的设置难度大，直接影响深水破碎精细化实验的效果和效率。本文采用聚焦波理论计算波面，并利用上跨零点法定义的波高和波长计算理论波陡，结合物理模型实验统计波浪沿程破碎次数与剧烈程度，研究以JONSWAP谱为造波输入谱型时，聚焦波幅、谱峰频率、频宽等造波输入参数对于波浪破碎情况的影响，从而建立深水波浪破碎次数与造波输入参数之间的近似定量关系，为实验造波参数的选取提供参考，提高实验效率。 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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非线性波浪波面追踪的一种新模式 总被引：1，自引：0，他引：1
基于Laplace方程的Green积分表达式和波面BemouUi方程所建立的非线性波动数学模型,是一个时域上具有初始值的边值问题,而精确地追踪自由表面的波动位置,给出波面运动瞬时的波面高度和波面势函数,是建立时域内非线性波浪数值模式的基础。本文采用0-1混合型边界元剖分计算域边界并离散Laplace方程的Green积分表达式,采用有限元剖分自由水面并推导满足自由表面非线性边界条件的波面有限元方程,联立计算域内以节点波势函数和波面位置高度的时间增量为未知量的线性方程组,通过时步内的循环迭代,给出每个时步上的波面位置和波面势函数,从而建立了一种新的非线性波浪波面追踪模式。数值造波水槽内的波浪试验表明,其数值模拟结果具有良好的计算精度。 相似文献
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畸形波作用下JIP Spar平台波浪力分析 总被引：2，自引：1，他引：1
利用时域高阶边界元法研究畸形波、系泊系统与浮式结构物耦合作用问题,运用四阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,采用非线性有限元法模拟系泊缆索的各种受力及缆索的弹性变形。以Longuet Hinggins模型为基础,调整组成波的初相位,在很短的波列中得到满足畸形波定义的波形。分析了聚焦位置、初始相位、谱峰周期、谱宽以及水流参数等对系泊JIP Spar平台缆绳力和波浪荷载的影响。将入射波浪的聚焦点分别设置在平台的迎浪侧和背浪侧,分析缆绳力和波浪荷载聚焦峰值,模拟结果发现其最大值产生在聚焦点为迎浪侧的情况。当聚焦点在迎浪侧时,缆绳力和波浪荷载聚焦峰值随着初相位的增加而减小,随着谱宽的增加而减小,而随着谱峰周期的增加而增加。 相似文献
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Freak waves are generated based on the mechanism of wave focusing in a 2D numerical wave tank. To set up the nonlinear numerical wave tank, the Boundary Element Method is used to solve potential flow equations incorporated with fully nonlinear free surface boundary conditions. The nonlinear properties of freak waves, such as high frequency components and wave profile asymmetry, are discussed. The kinematic data, which can be useful for the evaluation of the wave forces exerted on structures to avoid underestimation of linear predictions, are obtained, and discussed, from the simulated results of freak waves. 相似文献
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Physical Investigation of Directional Wave Focusing and Breaking Waves in Wave Basin 总被引：3，自引：1，他引：3
An experimental scheme for the generation of directional focusing waves in a wave basin is established in this paper. The effects of the directional range, frequency width and center frequency on the wave focusing are studied. The distrihution of maximum amplitude and the evolution of time series and spectra during wave packet propagation and the variation of water surface parameters are extensively investigated. The results reveal that the characteristics of focusing waves are significantly influenced hy wave directionality and that that breaking criteria for directional waves are distinctly different from those for unidirectional waves. 相似文献
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Numerical Study of Two-Dimensional Focusing Waves 总被引：6，自引：3，他引：3
Two-dimensional focusing waves are generated and investigated by numerical method. The numerical model is developed by introducing the wave maker boundary on the high-order spectral （HOS） method proposed by Dommermuth and Yue in 1987 and verified by theoretical and experimental data. Some cases of focusing waves considering different parameters such as assumed focusing amplitudes, frequency bandwidth, central frequency and frequency spectrum are generated. Characteristics of the focusing wave including surface elevations, the maximum crest, shift of focusing points and frequency spectra are discussed. The results show that the focusing wave characteristics are strongly affected by focusing amplitudes, frequency bandwidth, central frequency and frequency spectrum. 相似文献
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An efficient focusing model for generation of freak waves 总被引：1，自引：1，他引：0
Based on the Longuet-Higgins wave model theory, the previews studies have shown that freak waves can be generated in finite space and time successfully. However, as to generating high nonlinear freak waves, the simulation results will be unrealistic. Therefore, a modified phase modulation method for simulating high nonlinear freak waves was developed. The surface elevations of some wave components at certain time and place are positive by modulating the corresponding random initial phases, then the total surface elevation at the focused point is enhanced and furthermore a freak wave event is generated. The new method can not only make the freak wave occur at certain time and place, but also make the simulated wave surface time series satisfy statistical properties of the realistic sea state and keep identical with the target wave spectrum. This numerical approach is of good precision and high efficiency by the comparisons of the simulated freak waves and the recorded freak waves. 相似文献
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Efficient Focusing Models for Generation of Freak Waves 总被引：2，自引：0，他引：2
Four focusing models for generation of freak waves are presented. An extreme wave focusing model is presented on the basis of the enhanced High-Order Spectral (HOS) method and the importance of the nonlinear wave-wave interaction is evaluated by comparison of the calculated results with experimental and theoretical data. Based on the modification of the Longuet-Higgins model, four wave models for generation of freak waves (a. extreme wave model + random wave model; b. extreme wave model + regular wave model... 相似文献
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Dong Guohai Li Yucheng Wang Yongxue
Lecturer Doctor Dalian University of Technology Dalian
Professor Dalian University of Technology Dalian 《中国海洋工程》1995,(1)
- A large amount of experimental analysis and systematical theoretical calculation has been done by the authors to solve the problem of wave transformation and breaking, considering the effect of both current and topography, but only the wave energy loss due to spilling breaker in the surf zone has been discussed in this paper. Based on test result analysis and calculation with the Stream Function Wave Theory, the wave velocity field at breaking points has been obtained, and it is used to calculate the wave heights after breaking by the VOF (Volume of Fluid) method, in which the governing equations are continuity equation and Navier-Stokes Equation for imcompressible fluids. In the present paper, the improved VOF technique is used to calculate the wave heights of stable regular waves after breaking. Results fit the test data well, which shows that the VOF method is suitable to numerical simulation of regular waves after breaking. Besides, the breaker coefficient B of regular waves in the bore model is a 相似文献