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1.
采用流体体积(VOF)方法捕捉自由表面,结合有限差分方法求解N-S(Navier-Stokes)方程、k-ε模型封闭,建立数值模型,并使用该模型模拟非平底地形条件下畸形波的生成。采用小波分析方法计算模拟结果的时频能量谱,基于计算结果分析非平底地形对畸形波能量集中程度和高频能量的影响。主要结论为:坡度小于1∶10的斜坡地形和无量纲水深变化小于0.333的曲线地形对畸形波时频能量谱的影响不显著;坡度大于1∶10的斜坡地形和无量纲水深变化大于0.333的曲线地形会显著影响畸形波的时频能量谱,随着坡度和无量纲水深变化的增加,时频能量谱中畸形波发生时刻附近,能量向高频方向移动,使得能量在高频端的分布范围增大,时频谱密度峰值减小;斜坡和曲线地形的特征变化对于畸形波能量集中度参数的影响不显著。 相似文献
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基于非线性模型的畸形波模拟及其时频能量谱研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用VOF(volume offluid)方法实现了畸形波的数值模拟.将数值结果与线性理论(方程(5))计算结果进行了对比,发现数值模拟结果更能够反映非线性特征.使用小波分析方法研究了畸形波的时频能量谱,发现形成畸形波的过程中存在很强的波浪非线性相互作用,使得波浪的能量向高频端转化.变水深地形可以加强波浪的非线性相互作用.使得转化到高频端的能量更多,产生畸形程度更大的畸形波. 相似文献
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畸形波生成、演化过程时频能量结构研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于流体体积(VOF)方法建立完全非线性波浪数值模型,控制方程采用雷诺时均方程和k-ε方程,使用该模型模拟了畸形波的生成、演化过程.在此基础上,使用小波分析法重点研究了畸形波生成、演化过程中波浪序列的时频能量结构.研究结果表明,畸形波生成前、后出现的过渡大波虽然不满足畸形波定义的所有指标,但其能量瞬时集中程度仍然很高,包含大量高频能量,内部结构和畸形波完全类似,应该引起重视. 相似文献
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基于二次开发开源计算流体力学(CFD)软件包Open FOAM中的非稳态不可压缩两相流求解器inter Foam建立数值模型,增加了基于方向谱的三维造波边界和吸收边界,成功模拟了三维多向畸形波过程。通过与模型试验波面和目标谱对比,验证了数值模型模拟三维多向畸形波的有效性。另外,分析了网格尺度和柯朗数对模拟结果的影响,并使用连长统计和SIWEH两种方法分析了包含畸形波波列的群性。研究结果表明:在本研究范围内,网格尺度设置0.02 m×0.01 m×0.02 m,最大柯朗数选择0.25,模拟出的三维畸形波效果最好;从能量角度描述畸形波的群性更为合理。 相似文献
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潜堤对波浪传播变形的物理模型试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以不可渗透光滑潜堤为研究对象,基于波浪水槽试验,分析了规则波和不规则波通过淹没梯形潜堤时的波浪外部形态变化以及内部能量变化规律。探讨了不同波浪要素(周期、波高、淹没水深)对潜堤附近波高影响的变化规律。同时,探究了潜堤斜坡坡度、堤顶淹没水深对波浪频谱在频域分布的影响。研究结果表明:当波浪通过潜堤时,波浪主频能量衰减,波浪能量由低频向高频移动;潜堤斜坡坡度越大、堤顶水深越小,波浪主频能量衰减越剧烈;波浪通过潜堤后高频波能量占潜堤次生波能量的1%~30%。 相似文献
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畸形波传播速度实验和数值模拟研究 总被引：1，自引：1，他引：0
畸形波的传播速度是其最重要的特征参数之一。研究畸形波的传播速度有助于深入和全面了解畸形波的生成机理及其演化过程,另外还可以用于畸形波的预报。针对现有关于畸形波传播速度计算方法(高阶Stokes波理论近似估算,Hilbert变换和两固定点的距离除以畸形波的波峰经过两点所用时间)的不准确性和局限性,使用32个测点描述畸形波波峰沿波浪水槽的运动轨迹,再用回归分析法估算波峰运动轨迹与时间的相关关系,从而计算出畸形波的传播速度。基于288组物理模拟畸形波和364组数值模拟畸形波传播速度的计算结果,使用回归分析方法得出了畸形波传播速度的半经验半理论计算公式,同时还分析了畸形波传播速度的强非线性特征。 相似文献
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畸形波是一种特殊的波浪,它的波高极高,波峰尖瘦,能量很集中[1].图1是一个比较典型的畸形波[1],这个波列的有效波高是5.65 m,而其中的畸形波波高是有效波高的3.19倍,达到了18.04 m,波峰的高度是13.90 m,波的周期是9.8 s,畸形程度很大.最有名的畸形波是图2给出的1995-01-01-15:20在北海Draupner石油平台记录的波高25.6m的“新年波”,1 200 s长的观测记录显示当时的有效波高是11.92 m,波峰的高度达到18.4 m.由水深70 m,畸形波的特征周期12 s,根据线性色散关系得出波长为220 m. 相似文献
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内孤立波具有振幅尺度大、能量集中的特点,其引起流场和密度场的迅速变化可能对海洋工程结构物以及水下潜体造成严重威胁。因此研究不同造波条件下生成的内孤立波运动的流场特征具有重要的学术意义和实际应用价值。采用直接数值模拟方法和给定的初始密度场密度跃迁函数,对重力塌陷激发内孤立波的运动过程进行研究,探讨了不同造波条件下,激发产生的内孤立波波型、涡度、振幅和水平速度等流场特征。结果表明:(1)直接模拟数值方法能够模拟内孤立波传播过程中的密度界面波型反转现象;(2)从定性和定量的角度,证实了不稳定内孤立波传播过程中存在能量的向后传递;(3)对于相同的台阶深度(水闸两侧初始密度界面的高度差),初始涡流保持相同,但是随着上下层水深比的减小,其强度下降显著;(4)台阶深度对初始涡流的垂直结构的影响要大于上下层水深比,且台阶深度对内孤立波的振幅、水平速度的影响显著。 相似文献
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Numerical simulation and mechanism analysis of freak waves 总被引：1，自引：1，他引：1
A numerical wave model based on the modified fourth-order nonlinear Schroe dinger equation(mNLSE) in deep water was developed to simulate the formation of freak waves and a standard split-step,pseudo-spectral method was used to solve the equation.The validation of the model is firstly verified,then the simulation of freak waves was performed by changing sideband conditions,and the variation of wave energy was also analyzed in the evolution.The results indicate that Benjamin-Feir instability(sideband instability) is an important mechanism for freak wave formation. 相似文献
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Efficient Generation of Freak Waves in Laboratory 总被引：3，自引：1，他引：3
In the present study,Kriebel's method is improved to generate freak waves in laboratory.The improved method superposes a random wave train with two transient wave trains to simulate freak wave events in a wave tank.The freak waves are more nonlinear than what generated with Kriebel's method of the same energy.It can also generate freak waves to satisfy all the qualifications of the adopted definition with less energy than Kriebel's and can hardly influence the significant wave height. 相似文献
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在试验水池中，开展了波浪在岛礁地形上演化问题的研究。首先在实验水池中建立了西太平洋某岛礁地形的模型，然后采用改进的JONSWAP谱，由造波机产生不同周期、波高的随机波浪。试验中观察到了不同类型畸形波生成的过程及不同波面形态的畸形波。对偏度、峰度及水深与畸形波要素Hm/Hs（Hm表示波列中的最大波高， Hs为有效波高）的关系进行了详细的分析，同时，对畸形波波高Hfr与偏度的关也进行了分析。通过对试验结果分析，发现峰度与畸形波要素i>Hm/Hs呈正相关， Hfr增大时相应的偏度也会呈现增大的趋势。此外，水深的变化剧烈时（如斜坡、海山位置）有助于畸形波的发生。 相似文献
14.
The energy characteristics in the evolution of the wave train are investigated to understand the inherent cause of the freak wave generation. The Morlet wavelet spectrum method is employed to analyze the numerical, laboratory and field evolution data of this generation process. Their energy distributions and variations are discussed with consideration of corresponding surface elevations. Through comparing the energy characteristics of three cases, it is shown that the freak wave generation depends not only on the continuous transfer of wave train energy to a certain region where finally the maximum energy occurs, but also on the distinct shift of the converged energy to high-frequency components in a very short time. And the typical energy characteristics of freak waves are also given. 相似文献
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系泊方柱在畸形波与波群伴生波浪作用下运动响应试验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
畸形波与波群伴生波浪作用于系泊浮体,和常规随机波浪作用比较,运动响应时频域特征均将发生显著变化。基于物理模型试验,采用小波方法计算伴生波浪和常规随机波浪作用下系泊浮体运动响应的时频域特征变化及波群因子与浮体运动响应时频域特征的定量关系。结果表明:伴生波浪作用下浮体运动响应显著大于常规随机波浪的作用结果,且波群因子G A对浮体运动响应时频域特征有显著影响;伴生波浪作用下浮体纵荡运动的广义能量谱E(t)统计特征值E max(t)、E 1/10(t)、E 1/3(t)、E average(t)均明显大于相同波谱下常规随机波浪的结果,且随着波群因子G A增大显著增大;伴生波浪作用下各运动响应能量集中度δE显著大于常规随机波浪作用结果,且能量集中时域分布范围参数ΔT E以纵荡运动分量最为显著。 相似文献
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A numerical wave model based on the modified four-order nonlinear Schrdinger (NLS) equation in deep water is developed to simulate freak waves. A standard split-step, pseudo-spectral method is used to solve NLS equation. The validation of the model is firstly verified, and then the simulation of freak waves is performed by changing sideband conditions. Results show that freak waves entirely consistent with the definition in the evolution of wave trains are obtained. The possible occurrence mechanism of freak waves is discussed and the relevant characteristics are also analyzed. 相似文献