淤泥区的波浪衰减

波浪衰减是海洋动力学的重要课题之一。Gade在研究浅水淤泥区波浪衰减规律时,提出了粘性分层的理论模型。本文进一步推广了Gade的结果,给出任意水深的色散关系,并讨论了此区域波动的特性。     

波浪环境中圆形垂向射流的试验研究

使用粒子图像测速技术PIV(particle image velocimetry)对有限水深规则波浪环境下圆形垂直射流进行了试验研究。应用相位分析法从测量结果中分离出时间平均的速度值。试验中用5种不同周期的波浪研究波周期对射流的影响,分析了射流核长度与射流比、射流出口速度与波浪速度之比和波陡的关系,以及一定区域内射流喷口轴线上垂向平均速度的衰减规律和射流宽度的发展规律。结果表明波周期对射流的流场特性有显著影响。     

波浪作用下双孔射流压强特性试验研究

管道污水向海排放是一种典型的射流运动形式。在射流前行的过程中,波浪所引起的水体往复运动明显制约了射流的形成与发展,射流与波浪的相互作用的研究相对较少。利用数字压力传感器对波浪作用下双孔射流进行物理模型试验研究,分析波浪作用下双孔射流横断面压强分布及轴线衰减规律。试验结果表明:波浪条件下双孔射流横断面压强分布规律与静水条件相似,但是波浪条件下的射流压强大于静水条件下的射流压强,波周期越大,压强峰值增加越大;双孔射流的发展经历了单孔主导、双孔射流间的吸附和混掺、合并等过程;单孔主导区,射流压强分布与静水条件相似;吸附和掺混区,各孔衰减呈现出差异,第1孔与单孔射流类似,第2孔压强衰减较第1孔小,合并区双孔射流已为一股射流,其水动力特性与单孔射流类似;波浪对双孔射流的混掺合并有促进影响,随着周期的增大这种促进作用有增强的趋势,波周期的增大也使得射流合并断面提早出现。表明波周期对射流压强特性有显著影响。     

行进波在两层流体中引起的泥层质量输运

本文考虑了两层不可压流体系统中的质量输运问题上，上层为理想流体，下层为粘性流体，导出了它们的色散关系，可以计算波浪在淤泥床上的衰减。导出了下层粘性流体中的质量输运速度，尤拉平均速度和司托克司漂流速度，都用显示表示。理论模型与实验结果进行了比较，两者基本相符，最后对某些质量规律进行了讨论。     

极平缓岸坡上的底部波能损耗

本文分别分析与计算了波浪在粉沙质海床、沙纹海床和淤泥质海床上传播时波高的衰减。研究表明，波浪在粉沙质海床上传播的渗透损耗可以忽略不计；波浪在沙纹海床上传播的底摩阻损耗比平滑粉沙底床上传播的损耗大，前者的摩擦系数约比后者值大一个数量级。波浪在淤泥质海床上传播的能量损耗最大，其损耗机遇也很复杂。为了便于比较，将波浪在淤泥质海床上的衰减换算成等价摩擦系数。并运用宾汉模型和波浪作用通量守恒原理计算了波浪在极平缓淤泥质海滩上传播时的衰减及沿程等价摩阻系数。与连云港波浪观测资料对比，符合较好。此外。理论计算发现沿程等价摩阻系数与水深关系较大，由深水至浅水逐渐增大，且水深越浅，增速越快。     

沙纹床面上波流共同作用的数值模拟

海滨地区广泛存在涡动沙纹，它很大程度上决定着波浪衰减和泥沙运动。本文建立了描述波浪、水流共同作用下底层流动特性的立面二维数值模型。模型成功模拟了波浪、水流共同作用下底层分离涡随时间、空间变化的动力特性，文中还进一步对波浪、水流不同对比情况下的涡动力特性及分离涡尺度和紊动特性进行了讨论。     

长峰不规则波数值模拟的相关问题

针对波浪数值水池研究现状,提出了长峰不规则波数值波浪水池研究亟待解决的3个问题:海浪谱的拓展、波能衰减机理讨论及长峰不规则波数值模拟精度评价标准.基于黏性数值波浪水池技术,以文氏海浪谱为目标谱,对深水长峰不规则波进行了数值模拟;分析了数值模拟中波能衰减的主要原因,并提出了基于优化网格生成和离散格式的减小衰减的方法;根据《水面船模耐波性试验规程》对数值模拟结果进行了误差计算,并提出了适用于不规则波数值模拟评价标准的建议.     

斜坡平台上波浪破碎变形PIV试验研究

以斜坡平台上的波浪破碎区为研究对象,基于粒子图像测速技术PIV(Particle Image Velocimetry)研究了波浪在斜坡平台上的传播特性。通过分析破碎区流场、斜坡平台沿程波高分布及涡量场变化情况,探讨了波浪形态演变规律。利用谱分析研究了波浪倍频能量演变。结果显示,使用PIV可以良好地获得不同时段的流场完整瞬时信息。波浪在通过斜坡平台时,波形不对称性明显,波能在平台上剧烈衰减,破碎导致涡结构扩散。     

淤泥对波浪衰减作用的数值模拟

作者建立了波浪-淤泥相互作用数学模型并利用模型分析了淤泥床面上波浪的衰减特性。与以往的波浪淤泥相互作用模型相比，本文模型引入了淤泥床面上波浪边界层以及波浪紊动的变化特性。模型结果与实验数据相比有较好的一致性。模型分析了波浪边界层厚度，泥层Stokes边界层厚度以及泥层振幅相位滞后与波浪衰减率之间的相关关系，并给出了波浪衰减率达到最大时各参量的变化范围。     

异质潮滩波浪衰减特性研究——以长江口崇明东滩为例

为研究不同底质潮滩对波浪衰减的影响,在长江口崇明东滩南北两侧光滩,对潮滩波浪和底质特点展开了现场观测.结果表明:潮滩沉积物组成对波浪衰减有显著影响,淤泥质潮滩对波浪的衰减作用要大于粉砂质潮滩.水平方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为0.27 ％/m、0.12％/m、0.12％/m,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.18％/m、0.09％/m、0.08 ％/m,前者衰减率是后者的1.4倍;垂直方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为1.95％/cm、0.84％/cm、0.83 ％/cm,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.65％/cm、0.30％/cm、0.30％/cm,前者衰减率为后者的2.9倍.波浪高频部分的衰减率大于低频部分,相对波高值(平均波高/水深)越大,波浪衰减越强.     

LARGE EDDY SIMLIATION WAVE BREAKING OVER MUDDY SEABED

The Large Eddy Simulation (LES) of the wave breaking over a muddy seabed is carried out with a Coupled Level Set and Volume Of Fluid (CLSVOF) method to capture the interfaces.The effects of the mud on the wave breaking are studied.The existence of a mud layer beneath an otherwise rigid bottom is found to have a similar effect as an increase of the water depth.As compared with the case of a simple rigid bottom,the inception of the wave breaking is evidently delayed and the breaking intensity is much reduced.The dissipation of the wave energy is shown to have very different rates before,during and after the breaking.Before and after the breaking,the mud plays an important role.During the breaking,however,the turbulence as well as the entrainment of the air also dissipate a large amount of energy.     

基于波浪动力效应的泥质河床作用特性研究

针对河床泥质属于非牛顿流体,其受波浪效应影响较为复杂的问题,通过分析波浪的作用过程和机理,从泥质粘性、弹性以及塑性角度分析泥质受波浪动力效应影响的运动特征和迁移规律。结果表明：波浪动力效应使泥质悬浮、运输、沉积;在粘性、弹性和塑性因素下,底泥迁移规律复杂,泥层较薄时的受迫振动是主要影响因素,波压驱动则是影响深层泥质的重要因素;波高越大,物质输移速度越快,波高衰减率基本稳定,河床底泥受到临界波高的影响突出。     

破碎波作用下淤泥含沙量分布试验研究

淤泥质海岸是我国海岸重要组成部分,其泥沙运动主要是"波浪掀沙,潮流输沙",在大风天破碎波作用下,水体含沙量剧增,对港口航道泥沙回淤会产生严重影响。以往研究沙和粉砂在破碎波作用下含沙量分布特征的较多。本次试验采用自来水和徐圩航道试挖槽内原状泥调配得到的试验淤泥,通过室内1∶200缓坡长水槽试验,分析研究崩破波作用下淤泥密度分别为1.35,1.40和1.45 kg/L的水体含沙量分布特征及掀沙机理。分析研究结果表明:破碎波掀沙能力与床面淤泥密度有较强的非线性关系。淤泥密度小于1.45 kg/L时,在破波点之前,底部就开始形成高含沙区,在破波点附近达到最大,在破波点后一定距离,水体明显出现泥沙分层现象。底部含沙量较大时,破碎波作用下淤泥与粉砂含沙量垂线分布特征相似都不均匀。     

波流与淤泥质海床相互作用

对淤泥质海岸环境中波浪、水流与淤泥质海床相互作用系统中的波高衰减、流速场变化以及泥层的输移问题进行系统的理论分析，并与实验结果做比较分析。     

WAVE ATTENUATION OVER MUD BED: A PSEUDO-PLASTIC MODEL

A two-layer model, with the upper layer being the perfect fluid and the lower layer being the pseudo-plastic fluid describing water wave attenuation over mud bed, was established. A simplified method based on the principle of e-quivalent work was applied to solve the boundary value problems. The computational results of the model show that the two-layer perfect fluid model and the perfect-viscous fluid model are all special cases of the present model. The complex nonlinear properties of wave attenuation over mud bed, can be explained by the present model, e. g. , the wave dissipation rate decreases with the wave height in certain cases, while the small wave propagates over mud bed with less energy dissipation and large wave attenuates rapidly in other cases. Other factors influencing the wave attenuation were also discussed.     

立波作用下的底泥起动

在介绍立波作用下底泥起动特点的基础上，将上层水体作为粘性流体、底泥作为粘弹性体、推导了立波作用下泥床面剪应力的表达式。并根据试验结果，给出了立波作用下底泥起动时的床面剪应力和底泥流变参数的关系。     

推进波作用下的底泥起动

在介绍推进波作用下底泥起动特点的基础上，将上层水体作为粘性流体，底泥作为粘弹性体，推导了推进波作用下泥床面剪应力的表达式，并根据试验结果，给出了推进波作用下底泥起动时的床面剪应力与底泥流变参数的关系。     

波流作用下底泥的响应

本文建立了波浪、水流与淤泥质底床三者相互作用的理论模型。在此基础上，用数值方法求得了波浪，水流与淤泥质海床三者相互作用系统的色散关系，研究了波流共同作用下底泥的响应特征，包括速度场、压力场、界面波高和相位差，讨论了度泥响应的“共振”现象，并对影响应特征的因素进了全面分析。     

浮泥的屈服应力确定方法

浮泥的流变特性对于研究浮泥的运动特性至关重要,其中屈服应力作为重要的流变参数,表征使浮泥产生流动状态的临界应力。针对目前大多数研究中浮泥屈服应力确定方法较为单一的情况,作者系统地介绍了浮泥屈服应力的直接确定方法和原理,包括流变学的方法、斜面平衡法、自由流动重力平衡法等。并通过实例,利用流变模型拟合法和自由流动重力平衡法确定连云港区浮泥样本的屈服应力,并对这2种方法得到的结果进行了比较和探讨。