Stokes波和马蹄波在直立圆柱上绕射生成的波浪场研究

发布时间：2021-06-06 22:56

　　在大波高海浪环境中,波浪对海洋结构物作用的非线性效应十分显著,结构周围的绕射波浪场所产生的非线性波浪爬升,会增强平台受到的波浪非线性砰击,甚至造成平台越浪和倾斜的危险。因此,与以往仅给出结构表面处计算结果的研究不同,本研究更为关注圆柱周围区域绕射波浪的波高空间分布特征,主要研究内容如下:（1）通过直立圆柱绕射实验,研究了水深对Stokes波绕射波浪场空间分布的影响,并对比分析了马蹄波与Stokes波绕射波浪场在圆柱周围空间分布的差异。通过对有无圆柱情况的对比,分析了圆柱的存在对马蹄波各阶幅值的空间演化的影响。（2）利用格林函数和本征函数展开的方法,详细推导了Stokes波二阶、三阶绕射势和波面升高的解析表达式。（3）通过解析表达式求解,给出一阶和二阶波幅空间分布特征并和实验结果进行对比。为了高效和精确的计算二阶速度势,对自由表面绕射势所含的空间积分采用分区计算的方法,即分别采用变步长辛普森数值积分和解析积分,并研究了各部分积分的贡献。经过对比,发现本文计算结果与已有研究结果吻合良好,在此基础上,本文给出了不同波数情况下圆柱周围二阶波高幅值空间分布,同时分析了一阶速度势和二阶速度势分别对... 

【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】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作
2 实验介绍
    2.1 无圆柱时波面升高测量实验
    2.2 圆柱绕射波面升高分布测量实验
3 实验数据处理
    3.1 水深对Stokes波圆柱绕射的影响
    3.2 马蹄波圆柱绕射各阶波幅的空间分布
        3.2.1 整数阶波幅的空间分布
        3.2.2 非整数阶波幅的空间分布
    3.3 马蹄波圆柱绕射各阶波幅的空间演化
    3.4 本章小结
4 Stokes波绕射问题的数学表达
    4.1 定解条件
    4.2 一阶绕射问题
    4.3 二阶绕射问题
        4.3.1 物面二阶绕射势
        4.3.2 自由表面二阶绕射势
        4.3.3 二阶波面
    4.4 三阶绕射问题
        4.4.1 三阶入射势
        4.4.2 三阶物面绕射势
        4.4.3 三阶自由表面绕射势
        4.4.4 三阶波面
    4.5 本章小结
5 结果对比
    5.1 一阶结果对比
    5.2 二阶结果对比
        5.2.1 自由表面非齐次项的结果
        5.2.2 无穷积分的处理
        5.2.3 二阶速度势波面
    5.3 本章小结
结论
参考文献
附录A
附录B
附录C
附录D
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Stokes波在铅垂圆柱上绕射的二阶分析[J]. 贺五洲,陈炜.  工程力学. 2004(06)
[2]轴对称物体上的三阶波浪力[J]. 滕斌,李玉成,董国海.  海洋学报(中文版). 2000(02)
[3]直立圆柱二阶波浪力解析解[J]. 邹志利,戴遗山.  应用数学和力学. 1994(09)
[4]回转体二阶绕射压力和绕射力[J]. 邹志利,戴遗山.  中国造船. 1992(01)
[5]二阶慢漂力的理论研究[J]. 缪国平,刘应中.  中国造船. 1991(04)

博士论文
[1]马蹄波特性和演化规律研究[D]. 周亚龙.大连理工大学 2012
[2]不规则波中浮体二阶水动力时域数值模拟[D]. 徐刚.哈尔滨工程大学 2010

硕士论文
[1]马蹄波在圆柱绕射情况的演化特征研究[D]. 尚进伟.大连理工大学 2018



本文编号：3215309