双向波列非线性相互作用的数值研究

发布时间：2024-02-01 06:19

　　非线性相互作用作为波浪的一个重要特征,是海洋表面波一种极为常见的物理现象,也是水波动力学的关键问题之一。目前波浪非线性相互作用的研究,大都将其简化为二维条件下进行。事实上,实际海洋中的波浪具有明显的方向特性,因此研究三维波浪相互作用更具有实际意义。然而,到目前为止,完全三维波浪的研究仍具有较大难度。鉴于此,本文使用非静压自由表面流模型,建立了“X”型数值波浪水槽,进而对两列以特定夹角传播的波列的非线性相互作用进行了系统的研究,这既是对前人二维研究的拓展,也可为完全三维波浪非线性相互作用问题的研究提供一定的经验和基础。通过模拟不同夹角情况下规则波波列间的相互作用,发现规则波波列间的相互作用过程与波列夹角密切相关。角度越大,波列间的非线性相互作用越强,作用过后波列的三维特性也越显著。随后本文模拟了双向聚焦波群间的相互作用,并通过波幅统计、能量计算、速度剖面、频谱分析等多种方法研究了波陡、角度等因素对聚焦波非线性作用过程的影响。通过分析,发现波列夹角越大,聚焦波群间的非线性作用越强,波幅及能量增长也越快,这与规则波结论相一致。速度剖面分析结果表明,水平方向上,当波峰刚进入作用区时,波峰下速度...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究概况
    1.3 本文的研究内容
2 数值模型
    2.1 控制方程
    2.2 边界条件
    2.3 波浪破碎处理
    2.4 数值方法
        2.4.1 变量定义
        2.4.2 数值算法
        2.4.3 广义贴体坐标系统
    2.5 本章小结
3 两列规则波相互作用的数值模拟
    3.1 模型验证
    3.2 角度对双向规则波非线性相互作用的影响
        3.2.1 数值计算参数
        3.2.2 波面演化
        3.2.3 最大波高及其位置
        3.2.4 波面序列
        3.2.5 最大波高及其位置变化的相关因素
    3.3 本章小结
4 两列聚焦波群相互作用的数值模拟
    4.1 模型验证
        4.1.1 二维聚焦波实验
        4.1.2 24 °双向聚焦波实验
    4.2 波列夹角及波陡对双向聚焦波群非线性相互作用的影响
        4.2.1 实验装置及参数设置
        4.2.2 最大波峰沿程变化
        4.2.3 速度剖面分析
        4.2.4 波能分析
        4.2.5 谱分析
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3891718