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海岸“碎波拍”问题的数值模型研究

作　者: 叶文亚
导　师: 董国海
学　校: 大连理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 碎波拍数值模型辐射应力低频波浪海岸泥沙不规则波流函数非线形色波理论计算
分类号: P731.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

在海岸水域，海岸低频波浪对海岸泥沙输运、港口波浪和系泊船运动都有重要的作用。本文对海岸低频波浪和其对海岸作用进行了研究，主要有两个内容：（一）用流函数理论计算辐射应力。从辐射应力的基本概念着手分析，通过流函数理论得到计算辐射应力所需的一个周期内水质点速度及水面抬升，即能得到垂直于海岸线剖面某一时刻某一截面的辐射应力，那么变化的时间和变化的空间的辐射应力迎刃而解。这就是用流函数理论计算辐射应力的思路。（二）研究了规则波、双色波和不规则波产生的低频波浪的非线形数值模拟方法。计算模型的波浪控制方程是由欧拉方程在短波周期上平均而得到的。为了考虑低频波浪在海岸的破碎，采用了WAF方法求解长波方程，对由辐射应力和海底摩擦力引起的方程非齐次项采用了时间算子分裂法进行了处理。采用FFT法（快速傅立叶变换算法估计谱）将不规则波的低频波浪的波面过程线转化为波浪频谱的形式。本模型以往一般都用线性理论计算辐射应力，考虑到当波浪接近海岸线处非线性作用越来越明显，采用流函数理论计算辐射应力有助于改善规则波在海岸处增减水的计算结果，也计算了双色波、不规则波的非线形理论碎波拍模型并与相应已有的规则波、双色波和不规则波产生的低频波浪实验结果进行比较，较之采用线形理论的计算结果都有一定的改善，表明本文采用的数值模型更适用于规则波、双色波和不规则波的实际计算。同时研究了模型中参数的选取，分析了各个参数变化对模型计算值的影响。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-7
第一章绪论  7-13
  1．1 海岸低频波浪  7-11
  1．2 本文研究的内容及方法  11-13
第二章碎波拍模型的建立  13-21
  2．1 波浪基本方程  13-16
  2．2 波浪方程求解方法  16-19
  2．3 边界条件的确定  19-21
第三章用流函数理论计算辐射应力  21-26
  3．1 水波中的辐射应力  21-22
  3．2 流函数理论简介  22-23
  3．3 用流函数理论求解辐射应力  23-26
第四章规则波在海岸处产生的增减水  26-44
  4．1 实验概述  26-27
  4．2 非线形理论与线形理论模型计算结果比较  27-33
  4．3 数模结果与Stive实验结果比较  33-37
  4．4 数模结果与Zhili Zou实验结果比较  37-43
  4．5 结论  43-44
第五章双色波对海岸的作用  44-57
  5．1 实验概述  44-46
  5．2 入射边界条件  46
  5．3 数模经验系数的选取  46-47
  5．4 数模结果与Kostense实验结果的比较  47-48
  5．5 结论  48-57
第六章不规则波在海岸处产生的低频波浪  57-81
  6．1 实验概述  57-58
  6．2 非线形理论不规则波模型的有效性  58-68
  6．3 低频波浪的频谱分析  68-80
  6．4 结论  80-81
第七章结论与展望  81-82
参考文献  82-85
攻读硕士期间完成的论文  85-86
致谢  86

海岸“碎波拍”问题的数值模型研究

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