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近岸水域波浪传播的数学模型

外海深水区的风浪或涌浪在向近岸浅水区传播的过程中,由于受到水深、地形变化、能量耗散、障碍物、水流等因素的作用会发生浅水变形、折射、绕射、反射、破碎和非线性效应等现象,这些现象是近岸波浪传播的主要物理过程和特征。随着社会经济的迅速发展,对近岸水域波浪传播变形规律的研究日益重要和迫切。现有的各种近岸水域波浪传播的数学模型都还有各自的不足之处,亟待进一步发展和完善。本报告主要沿着适宜于中、小尺度空间的缓变水深水域波浪传播的数学模型这条主线,对近岸水域中波浪的传播进行研究。并通过和非线性长波的数学模型在具体应用中的对比分析,进一步深化了对近岸水域波浪传播数学模型特点的认识。首先,基于曲线坐标系,建立了缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型,模型适宜于任意变化的边界形状,克服了各种代数坐标变换的局限性。并在此基础上,建立了水流作用下波浪传播的数学模型。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;从  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

近岸水域波浪与结构物相互作用的数值模拟

社会经济发展,人类在海岸带地区的活动日益频繁。海岸工程项目的数量和投资规模不断扩大,使人们对海洋结构物的安全和有效使用越来越重视。本文在近岸海域波浪与结构物相互作用方面做了初步研究,这些研究有利于近海水域工程的规划设计和海洋资源的开发,是适应国民经济和国防建设发展需要的研究。本文考虑了地形因素的影响,建立了新型缓坡方程数学模型以及缓坡方程-边界元方程耦合模型,既考虑近岸地形变化对波浪传播的影响,又考虑波浪与结构物特别是与浮式结构物的相互作用,可以深入研究不同地形条件下结构物在波浪中的受力特性和运动特性。首先引入岛体边界条件,采用自适应网格技术,建立新型缓坡方程数学模型。这一模型克服了边界条件单一的缺点,可以数值模拟具有复杂边界情况的问题。其次,在线性理论的框架内,建立了缓坡方程-边界元方程耦合模型,以研究海底变化条件下的波浪与结构物之间的相互作用问题,并从入射波波长和地形变  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

《海洋工程》1980年40期
海洋工程

近岸水域波浪变形数学模型

1前言目前国内外对波浪的折射绕射影响的近岸水域波浪变形的研究大体可分为两类:即非稳定波动场的研究和稳定波动场的研究。在海洋工程应用中多以规则波的稳定波动场的方法处理,而稳定波动场的处理方法又可分为以下几类:1.射线理论,Munk和Traylor(1947)建立的射线理论被广泛地应用于物理海洋领域以对近岸浅水水域波浪要素进行预报。这种方法优点是波长对计算网格的选取不敏感,因此射线理论可以使用相对少的网格数运用于大的离岸水域,但射线理论有一个弱点就是没有考虑复杂地形时的绕射效应,无法得到焦散带的波浪要素,从而使这种方法的应用受到一定的限制。2.缓坡方程理论,Berkhof(1972),ItoandTani-moto(1972)提出的缓坡方程理论,由于这种理论在考虑波浪折射的同时考虑了波浪的绕射,故此在近岸工程中得到广泛的应用。这种理论依对缓坡方程处理方法的不同又分为椭圆型缓坡方程和抛物型缓坡方程的处理方法,这两种方法都要求计算机内存...  (本文共7页) 阅读全文>>

《港口工程》1992年04期
港口工程

近岸海域波浪传播数学模型PEM

1.前言 随着计算机技术的发展,数学模型已逐步用于解决海岸、港口工程中的一些问题,例如潮汐、波浪、泥沙运动等等。在波浪数模方面,经常使用的模型可分为两类:一是基于Brekhoff的椭圆型缓坡方程,此类模型可用来计算波浪的折射和绕射问题。但由于是线性方程,许多计算实例表明,这类模型对波浪相互作用之类的非线性问题会出现较大误差。二是基于Boussinesq浅水短波方程,在h/L〔)镇0.22(h—水深,L。—深水波长)的浅水区域,能较好地模拟波浪的折射、绕射浅水变形及一定程度的非线性影响。但由于该理论在水深方面的限制,使其只能用于近岸区域港内的波浪计算。而且以上两种模型所用机时较长,仅能模拟较小区域的波浪运动。 鉴于上述原因,许多学者在近十几年来致力于研究一种能够快速计算波浪自外海向近岸区传播变形的模型。Radder(1 979)首先采用分解法,将椭圆型缓坡方程分解为两个抛物型方程之后,Kirby(1953,1954,1986)对抛...  (本文共5页) 阅读全文>>