双曲余弦型水深港池横向振荡的数值模拟

发布时间：2020-12-13 13:15

　　本文采用完全非线性Boussinesq数值模型FUNWAVE2.0模拟了水深满足双曲余函数的矩形港池内(1,0)模态和(1,1)模态的横向振荡。受到边缘波研究的启发,本文首先尝试采用频率为横向振荡2倍的入射波来激发港内(1,0)模态的横向振荡,这被称为次谐波共振。通过在港内设置初始水面扰动,成功地激发了港内的横向振荡。研究发现,入射波的波高超过一定的阈值后,即使很小的初始扰动也会在次谐波共振被激发后,以指数形式增长为港内明显的横向振荡。提高初始水面扰动的大小,并不会改变横向振荡的峰值,只会减小横向振荡达到峰值所需的时间。通过小波变换,分析了港内各个频率的波浪能量的转移和衰减过程。另一种可能激发横向振荡的方法是同频共振,即当入射波接近横向振荡固有频率时激发的横向振荡。通过在港池底部设置微小横向坡度,成功地激发横向振荡。研究发现,横向振荡是港内横向坡度和非线性共同作用结果,前者在港内产生横向小扰动,后者持续地将纵向振荡的能量向横向振荡传递。在纵向坡度相同的港池内,同频共振与次谐波共振相比,横向振荡激发后增长速度更快,稳定后幅值更大。之后分析了双曲余弦参数(?)、横向坡度和入射波高等因素对横... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 文献综述
    1.3 本文的主要研究内容
2 数学模型和港湾振荡的理论解
    2.1 FUNWAVE2.0模型简介
        2.1.1 Boussinesq方程发展历程
        2.1.2 FUNWAVE2.0 控制方程
        2.1.3 数值方法
        2.1.4 造波方法
        2.1.5 海绵层
        2.1.6 边界条件
        2.1.7 数值模拟过程
    2.2 模型的验证
        2.2.1 实验简介
        2.2.2 波高验证
    2.3 双曲余弦型水深港池振荡理论解
        2.3.1 控制方程及边界条件
        2.3.2 纵向振荡理论解
        2.3.3 横向振荡理论解
3 双曲余弦型水深港池（1,0）模态的次谐波共振
    3.1 引言
    3.2 数值实验方案
        3.2.1 模型设置
        3.2.2 初始波面
    3.3 数据处理方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 纵向坡度
        3.4.2 入射波波高
        3.4.3 初始扰动及其增长模式
        3.4.4 次谐波振荡的模态
    3.5 小结
4 双曲余弦型水深港池（1,0）模态的同频共振
    4.1 引言
    4.2 数值实验方案
        4.2.1 模型设置
        4.2.2 地形扰动
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 纵向坡度对横向振荡的影响
        4.3.2 横向坡度对横向振荡的影响
        4.3.3 入射波波高对横向振荡的影响
    4.4 小结
5 双曲余弦型水深港池（1,1）模态的同频共振
    5.1 引言
    5.2 数值实验方案
        5.2.1 模型设置
        5.2.2 港池底部的扰动
    5.3 数据处理方法
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 纵向坡度对横向振荡的影响
        5.4.2 横向坡度对横向振荡的影响
        5.4.3 入射波波高对横向振荡的影响
    5.5 小结
结论
参考文献
攻读硕士期间学位发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]港湾共振研究综述[J]. 王岗,高俊亮,王培涛,郑金海,董国海.  海洋学报. 2017(11)
[2]港口效率的影响因素及评价指标体系[J]. 吴国强,汪原也.  港工技术. 2013(01)
[3]Boussinesq方程的研究进展[J]. 王锦,周正萍.  水运工程. 2011(12)
[4]南海北部沿岸海洋站的假潮[J]. 夏综万,林少奕,王永信,麦绍钧,张俊峰.  海洋与湖沼. 2002(01)
[5]小长山港内港湾假潮变化的基本特征[J]. 李坤平,陈则实.  黄渤海海洋. 1999(03)
[6]龙口港内港湾振动的概要特征[J]. 王兴铸,李坤平,余宙文.  海洋湖沼通报. 1986(02)

博士论文
[1]近岸低频波浪的Boussinesq模拟[D]. 马小舟.大连理工大学 2006



本文编号：2914596