畸形波生成过程中波群特性分析

发布时间：2017-06-16 13:10

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【摘要】：畸形波是指海面上波高超过两倍有效波高的特大波浪,其波峰尖陡,能量高度集中,破坏力极强,是造成海上巨轮失事以及海上建筑物破坏的重要原因。虽然学者们对畸形波开展了大量的模拟研究,也取得了一定成果,但大多数都是基于不同相位的组成波在特定位置发生聚焦的机制,这不符合实际海面上的随机波浪条件。此外,研究表明随机波列中畸形波的生成与波群的演化和发展存在一定的关系,但目前却鲜有研究对此展开定量分析。因此,本文通过改变BenjaminFeir参数调整波列的不稳定性,分别对单向和多向不稳定随机波列中的畸形波进行了实验模拟,基于小波变换,分析了畸形波生成过程中波群的演化和特性,并在此基础上对畸形波的生成机理进行了讨论和探究。本文首先阐述了国内外畸形波的研究现状和波群的分析方法,并介绍了小波变换的基本概念以及小波能谱和小波能量过程线,同时定义了新的波群参数：群高参数GFw与群长参数GLw。对二维和三维不稳定随机波浪进行了模拟研究,分析并比较了单向和多向不规则波列中畸形波以及波群的演化过程,并分析了BFI(BFI=(?)/(2△f/fp))、方向分布以及相对水深等因素对波群特性和峰度因子的影响。分析结果表明：1.单向不规则波列中畸形波的演化与波群的调制和解调制有关,其生成机理主要是波列自身的不稳定性引起的自聚焦和非线性作用。2.群高参数GFw可以很好地反应出波列的不稳定性,波列越不稳定(BFI越大),GFw就越大,而且伴随波列的传播和演化,GFw增大的趋势越显著。3.多向不规则波列中畸形波的生成机理不同于单向波列,波列的不稳定性减弱,而不同方向波浪之间的空间能量汇聚起到了重要作用。4.方向分布、BFI以及相对水深等因素对波列的群性具有比较大的影响。当方向分布较宽时,波列的不稳定性受到抑制,GFw沿程变化很小,BFI的影响也不明显；而当方向分布变窄时,GFw沿程逐渐增大,且方向分布越窄,GFw增大的趋势越明显。同时,随着方向集中度的增大,BFI的影响也越来越显著,BFI较大的组次GFw增长的更快。此外,相对水深变浅也会抑制波列的不稳定性,GFw沿程增大的趋势变小。5.群高与群长两参数之比GFW/GLW与峰度值kurtosis的变化趋势基本相同,两者具有很好的相关性。
【关键词】：畸形波 不稳定波列 Benjamin-Feir不稳定性 波群特性 小波变换
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究综述10-19
• 1.2.1 畸形波的研究概况10-16
• 1.2.2 波群特性的研究概况16-19
• 1.3 本文主要工作19-21
• 2 基于小波变换的波群参数21-30
• 2.1 小波变换21-27
• 2.1.1 小波变换的基本定义21-22
• 2.1.2 小波能谱和小波能量过程线22-27
• 2.2 基于小波变换的波群参数27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 单向不规则波列中畸形波生成过程波群特性分析30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 实验介绍30-32
• 3.2.1 实验布置30-31
• 3.2.2 实验条件31-32
• 3.3 实验结果分析32-42
• 3.3.1 畸形波生成过程中波群的演化32-36
• 3.3.2 畸形波生成过程中波群的小波能谱分析36-38
• 3.3.3 波群特性分析38-40
• 3.3.4 波群参数与峰度值的关系40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 多向不规则波列中畸形波生成过程波群特性分析44-67
• 4.1 引言44
• 4.2 实验介绍44-49
• 4.2.1 实验室模拟多向不规则波列的方法44-46
• 4.2.2 实验布置46-47
• 4.2.3 实验条件47-49
• 4.3 实验结果分析49-66
• 4.3.1 畸形波生成过程中波群的演化49-54
• 4.3.2 畸形波生成过程中波群的小波能谱分析54-56
• 4.3.3 波群特性分析56-61
• 4.3.4 波群参数与峰度值的关系61-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 结论和展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 进一步研究展望67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胡金鹏;张运秋;朱良生;;基于Benjamin-Feir不稳定性的畸形波模拟[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年06期

2 裴玉国;张宁川;张运秋;;利用波浪频谱数值模拟畸形波的方法探究[J];海洋学报(中文版);2007年03期

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本文编号：455478