波浪空间方向聚焦的数值研究

发布时间：2022-04-27 22:58

　　波浪在变水深区域,波浪折射波能聚集,波高增大,是极端波浪可能形成的机理之一,因此对地形导致的波浪空间聚焦特性的研究具有重要意义。本文采用非静压模型通过数值模拟的方法对波浪空间聚焦的影响因素进行了详细研究。通过重复前人的物理实验,验证非静压模型模拟变水深地形上波浪演化的准确性。在此基础之上对带凸起的斜坡浅滩以及圆锥和圆台两类地形上波浪空间聚焦的特性以及影响因素进行了详细探讨。研究发现波浪在带凸起的斜坡浅滩地形上传播时,波浪发生空间聚焦,波高增大,非线性增强。聚焦特性受入射波浪初始kh值、无纲参数kR值和斜坡凸起形状的影响。入射波浪kh值越小,波浪非线性相互作用越强,波峰越尖,波谷越平坦,大波概率越大。初始kR值与波向线偏转速度有关,初始kR值越大,波向线偏转速度越小,最大波高位置距斜坡起点距离越大。此外,当突起处等深线为指数型且凸起宽度一定时,指数?的大小对聚焦区域内相对波高分布有一定影响。通过规则波与不规则波在相同凸起斜坡地形上传播的对比,结果表明,不规则波由于波浪相互作用更为复杂,空间聚焦达到的最大相对波高值小于规则波空间聚焦达到的最大相对波高值,且不规则波最大相对波高出现位置一般较... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 文献综述
        1.2.1 波浪聚焦的定义及分类
        1.2.2 地形折射作用下波浪聚焦的研究概况
    1.3 本文的主要研究工作
2 非静压模型介绍
    2.1 控制方程
    2.2 边界条件
    2.3 离散方程求解方法
    2.4 波浪破碎的模拟
    2.5 适用范围
3 非静压模型验证
    3.1 色散精度验证
    3.2 二维潜堤上波浪传播验证
    3.3 椭圆形浅滩上波浪传播的验证
    3.4 波浪聚焦验证
4 凸起斜坡地形上波浪聚焦特性研究
    4.1 凸起斜坡地形及模拟组次
    4.2 规则波聚焦特性研究
        4.2.1 波浪形态的沿程变化
        4.2.2 波浪谐波分析
        4.2.3 聚焦区域的位置及大小的研究
    4.3 不规则波聚焦特性研究
        4.3.1 波浪频谱的沿程演变
        4.3.2 波浪非线性特征量的研究
        4.3.3 波高概率分布的研究
        4.3.4 聚焦区域位置及大小的研究
    4.4 规则波与不规则波聚焦特性对比研究
        4.4.1 最大相对波高值的对比
        4.4.2 最大相对波高位置的对比
    4.5 本章小结
5 圆锥及圆台地形上波浪聚焦特性研究
    5.1 射线理论
    5.2 数值地形与模拟组次
        5.2.1 圆台地形
        5.2.2 数值模拟组次
    5.3 圆锥地形上波浪聚焦特性研究
        5.3.1 波浪非线性特征量的演变
        5.3.2 波浪谱的沿程演变
        5.3.3 波高概率分布的研究
        5.3.4 聚焦区域位置及大小的研究
    5.4 圆台地形上波浪聚焦特性研究
        5.4.1 波浪非线性特征量的演变
        5.4.2 波浪谱的沿程演变
        5.4.3 波高概率分布的研究
        5.4.4 聚焦区域位置及大小的研究
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]多向聚集极限波浪的模拟研究[D]. 李金宣.大连理工大学 2008

硕士论文
[1]多向聚焦波浪与直立圆柱作用的试验研究[D]. 王占行.大连理工大学 2012
[2]反常波海面一维表征模型研究[D]. 南撑峰.武汉理工大学 2009
[3]高阶Boussinesq方程的数值模型[D]. 王涛.大连理工大学 2002



本文编号：3649312