线性浅水波越过系列弓形与旋轮线形潜堤的Bragg共振反射及优化

发布时间：2017-08-09 04:18

  本文关键词：线性浅水波越过系列弓形与旋轮线形潜堤的Bragg共振反射及优化

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【摘要】：为阻止海洋波对海岸线的侵蚀,保护近海建筑,近30年来引入和设计了布拉格防波堤  由一系列形状大小相同的人工沙坝构成,它们等距而列,平行于海岸建造.这种防波堤的设计依据是布拉格共振反射原理,即当来自外海入射波列波长为人工沙坝相邻距离的二倍时,入射波与人工沙坝间会产生布拉格共振,形成反射水墙,阻止海洋入射波侵入近岸区域.因此,各种形状人工沙坝构成的布拉格防波堤被提出,并得到广泛研究,而对这些布拉格防波堤的优化配置工作近来亦有开展.本文即致力于研究线性浅水波越过系列弓形与旋轮线形潜堤的Bragg共振反射优化配置问题.首先,结合两种地形  弓形与旋轮线形布拉格防波堤  应用变量替换技术和系列矩阵乘法法则,求出了线性浅水波被两种布拉格防波堤反射时的反射系数解析解,且均为Frobenius级数形式.接下来,本文将所得级数解析解与Miles理论解进行了计算对比,在沙坝坝高变化较小时,所得结果能够很好的吻合,本文解析解由于不受小参数这一条件的限制,在沙坝坝高变化较大情况下仍然精准.随后,就沙坝数量,相对宽度和相对高度,对布拉格共振反射的影响进行了探讨,得出在两个相邻沙坝间距离为入射波波长的二分之一时,这三个量对Bragg共振反射峰值的产生有着较强影响的结论.换句话说,即三个量同布拉格共振反射系数之间构成了一个三元函数关系.基于这样一个函数关系,我们获取了建造弓形与旋轮线形布拉格防波堤的沙坝的两组最优配置曲线,它们对设计与建设具有重要的指导意义.最后,对本文所讨论的两种布拉格防波堤的结果彼此之间,及与Liu et al.[25]中抛物线形布拉格防波堤的结果之间的高度相似性,进行了初步讨论.
【关键词】：弓形布拉格潜堤 旋轮线形布拉格潜堤 线性浅水波方程 Frobenius级数解析解 布拉格共振反射 最优配置曲线
【学位授予单位】：广西民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV871;O175
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 符号说明7-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 研究背景及前人工作综述10-11
• 1.2 本文的重要内容及创新之处11-13
• 2 弓形布拉格防波堤参数的优化配置13-31
• 2.1 问题与理论推导13-19
• 2.2 Frobenius级数形式解析解的验证19-21
• 2.2.1 本文结果与Miles理论解比较19-21
• 2.2.2 布拉格共振反射的验证21
• 2.3 沙坝的参数对布拉格共振反射的影响21-31
• 2.3.1 沙坝数量对布拉格共振反射的影响23
• 2.3.2 沙坝宽度对布拉格共振反射的影响23-26
• 2.3.3 沙坝数量, 沙坝宽度与高度对布拉格共振反射的共同影响26
• 2.3.4 不同沙坝数量下布拉格共振反射系数分布26-30
• 2.3.5 各参数最优配置讨论30-31
• 3 旋轮线形布拉格防波堤参数的优化配置31-48
• 3.1 问题与理论推导31-37
• 3.2 Frobenius级数形式解析解的验证37-40
• 3.2.1 本文结果与Miles理论解比较37-39
• 3.2.2 布拉格共振反射的验证39-40
• 3.3 沙坝的参数对布拉格共振反射的影响40-48
• 3.3.1 沙坝数量对布拉格共振反射的影响40
• 3.3.2 沙坝宽度对布拉格共振反射的影响40-41
• 3.3.3 沙坝数量, 沙坝宽度与高度对布拉格共振反射的共同影响41-44
• 3.3.4 不同沙坝数量下布拉格共振反射系数分布44
• 3.3.5 各参数最优配置讨论44-48
• 4 弓形, 旋轮线形和抛物线形布拉格防波堤结果相似性讨论48-54
• 5 结论54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58

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本文编号：643500