THE FREQUENCY MODULATION OF SHORT WAVES BY NON-UNIFORM VELOCITY FIELDS

l.INTRODUCTlONScientistshavelongbeentryingtounderstandthemechanicsofocean,particularlythemotionofwaves,currentsandtides.Inthepastthemainreasonforthisscientificpursuithasbeenthesafetyofships.Recently,incoastalandoffshoreengineering,someurgenttaskshavebeenencountered:thedesignofoffshoreoilrigs,problemsofcoastalerosionandimpact,inshoreandoffshorepollutiontransportation,andsoon.Therecentdevelopmentinremotesensingtodetect,fromSyntheticApertureRadar(SAR),radarwavesBragg-scat-teredbythesea'sfr…     

基于RANS方程的海堤越浪数值模拟

基于FLUENT商业化软件,以RANS方程为控制方程,基于有限体积法,采用k-epsilon湍流模型,运用一种“解析松弛”方法实现了适用于VOF方法的数值源造波技术。在该数值波浪水槽中对规则波在不可渗透简单斜坡堤上越浪过程进行了数值模拟,将越浪量计算值同物理实验结果及基于非线性浅水方程的数值结果进行了比对。结果表明：该数值模型能够较好地复演海堤越浪过程,同基于非线性浅水方程的数值结果相比,能更有效地模拟含有强烈卷吸、射流和破碎的海堤越浪问题。     

黏性波浪场与半潜平台相互作用的数值模拟

以N-S方程为控制方程,采用动量源方法,结合追踪自由面的VOF方法,基于FLUENT求解器,建立了同时具有造波和消波功能的数值波浪水槽.利用该数值水槽对黏性波浪场与半潜平台的相互作用问题进行了数值模拟,获得了黏性波浪场作用下半潜平台水动力载荷及其立柱表面波浪爬高的时历特性.研究表明,利用所建立的数值波浪水槽来研究黏性波浪场与深海平台非线性相互作用是一条有效的途径.     

造波板运动造波的实时模拟

基于势流理论和时域高阶边界元方法,建立了完全非线性数值波浪水槽模型,通过实时模拟造波板运动来产生波浪.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,同时应用镜像格林函数消除了水槽两个侧面和底面上的积分,在水槽末端布置人工阻尼层消除反射波浪,通过加速势的方法准确计算速度势的时间导数.利用所建模型分别对规则波和不规则波进行了模拟研究,得到了稳定的波形,与试验结果、理论结果和已发表结果均吻合良好,同时计算了造波板做单一频率运动产生的非线性波浪力.     

钱塘江涌潮压力的分析与研究

对钱塘江涌潮的形成过程作了简单介绍，然后利用波浪力经验公式对涌潮压力进行计算并与实测的涌潮压力进行对比和分析，得出如下结论：（1）浅水长波理论和驻波理论可用于涌潮压力的初估；（2）实际的涌潮压力在以波面为零点的静水压力值附近波动；（3）涌潮动压力在低潮位偏下的位置达到最大值，然后逐渐减小。     

波浪荷载对半圆型潜堤作用的数值分析

基于动量源数值造波原理,运用Fluent软件模拟了半圆型潜堤表面波压的分布及变化规律,采用π定理分析了波陡、水深及波长对半圆型潜堤表面波浪力的影响,并通过统计潜堤表面各点所受压力（最大波压力与最小波压力的差值）最大值的分布,给出了半圆型潜堤表面压力最大值出现的位置及概率.分析结果表明,在水深较深时,波陡的改变会使波压力在堤顶至背浪侧发生明显变化;水深波长比的改变,会引起半圆堤两侧波压力不同的变化;波压力的最大值一般发生在堤顶处及其偏向背浪侧附近;半圆堤面上的动波压力最大值主要出现在两侧堤脚附近,随着波高的增加,堤面上各点的动波压力由近似对称分布向两侧受力不同转变.     

高雷诺数下带自由表面的重力波的有限元数值模型

本文基于扩展的虚拟浓度和Sommerfeld线性辐射边界条件建立了数值波浪水槽。用有限元方法结合大涡模拟（LES）湍流模型在Euler坐标系统中求解了二维不可压粘性流体的N－S方程，而自由表面函数方程是在沿流体质点迹线定义的Lagrange系统中求解的。为了检验该数值波浪模型的有效性，本文中用该数值波浪水槽进行了海底管线在波浪场中受力的数值实验，并与物模实验的结果做了对比，其雷诺数Re为10700。     

两层流体中潜艇水下运动尾迹的数值模拟

本研究使用基于RANS方程和VOF方法的非定常粘性数值方法对潜艇在两层流体中水下运动时的尾迹特征进行了探索性研究，成功的模拟出潜艇水下运动产生的表面波和内波，数值计算结果与理论分析和文献研究结果基本一致。     

INTERACTION OF VORTICES WITH A PROGRESSIVE SURFACE WAVE

ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＯＮＯＦＶＯＲＴＩＣＥＳＷＩＴＨＡＰＲＯＧＲＥＳＳＩＶＥＳＵＲＦＡＣＥＷＡＶＥＷａｎｇＬｉｎ－ｌｉｎ；ＭａＨｕｔ－ｙａｎｇ（ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｕｄｏｆＡｃａｄｅｍｉｃａＳｉｎｉｃａＢｅｉｊｉｎｇ１０００３９Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂ...     

Homotopy-based analytical approximation to nonlinear short-crested waves in a fluid of finite depth

A nonlinear short-crested wave system, consisting of two progressive waves propagating at an oblique angle to each other in a fluid of finite depth, is investigated by means of an analytical approach named the homotopy analysis method(HAM). Highly convergent series solutions are explicitly derived for the velocity potential and the surface wave elevation. We find that, at every value of water depth, there is little difference between the kinetic energy and the potential energy for nonlinear waves. The nonlinear short-crested waves with a larger angle of incidence always contain the more potential wave energy. With the aid of the HAM, we obtain the dispersion relation for nonlinear short-crested waves. Furthermore, it is shown that the wave elevation tends to be smoothened at the crest and be sharpened at the trough as the water depth increases, and the wave pressure crests and troughs become steeper with increasing incident wave steepness.     

THE VOF METHOD FOR STUDY OF WAVE RUN-UP AND BREAKING ON A SLOPING STRUCTURE

The volume of fluid method(VOF method)for numerical simulations describing wave run-up on a sloping structure including the overturning,breaking and.merging phenomena is presented.The flow motions are governed by the classical,two-dimen-sional Navier-Stokes equation for incompressible fluid.Computational results concerning the time evolution of the free surface and pressure distribution along water bed and slope boundary are given,showing how an initial solitary wave undergoes run-up,overturning,breaking and merging on the slope.It is found that most of the wave energy is lost after the wave breaking and merging.     

An experimental study on runup of two solitary waves on plane beaches

Experiments of the runup of two solitary waves on a plane beach are carried out in a wave flume. The two solitary waves with the same amplitude and the crest separating distances are generated by using an improved wave generation method. It is found that, with regard to the two solitary waves with same wave amplitude, the runup amplification of the second wave is less than that of the first wave if the relative crest separating distance is reduced to a certain threshold value. The rundown of the first solitary wave depresses the maximum runup of the second wave. If the leading solitary wave is of relatively smaller amplitude for the two solitary waves, the runup amplification is affected by the overtaking process of two solitary waves. It turns out that the runup amplification of the second wave is larger than that of the first wave if the similarity factor is approximately larger than 15, which means the larger wave overtakes the smaller one before the waves runup on a beach.     

浮体在浅水中运动产生的孤立波

本文对在浅水中以跨临界速度运动的浮体产生的兴波问题作了数值计算，用作者提出的求解浮体波动问题的新方法，将浮体与流体接触的物面作为自由表面处理，使Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程用于此问题的全域直接数值求解，数值结果使我们得到了新颖的浮体运动产生的孤立波解。     

用时域法求解二维二阶非线性水波的绕射问题

本文用二阶理论在时期围内研究非线性水波的绕射问题。一、二阶问题分别满足各自的自由表面条件和物面条件。用一阶Ａｄａｍｓ格式并配合时步处理来计算自由表面上的波高和速度势，而流场内的速度势通过求解有限元方法得到。采用人工阻尼区来吸收反射波，对水平半圆柱在水面的绕射问题进行了计算，得到了自由表面波高时间历程和圆柱所受到的波浪力，计算结果和有关文献进行了比较，其符合程度是令人满意的。     

大型海洋结构物的非线性绕射效应

本文在空间上应用面源法,在时间域上应用步进法,数值处理了三维物体与非线性波浪的相互干扰,研究了结构物的非线性绕射效应。首先,作为比较,求解了正弦波列和孤立波绕射垂直桩柱的情形。接着,进一步求解了大振幅波浪绕射固定在自由面上的大型浮动码头的工程实例。结果表明,非线性波浪绕射力与线性结果,有一定的差别。有时,尽管从总体效应来看,这种差别不十分明显,但从上浪、出水和波的爬高以及局部应力等局部效应来看,这种差别可能很明显。     

水平多孔板导致之近岸陷波

在本文中，利用线性水波理论和本征函数展开方法，我们研究了附有一沉放在一定深度水下的水平多孔介质板之垂直岸壁的水波反射问题，数值模拟了水平多孔板的消浪特性，我们发现，通过在岸会加一水平的多孔人质薄板之后，将增加近岸处波浪反射和散射过程的复杂性，导致陷波现象发生，具有恰当可渗性能的多孔介质薄板将具有消浪特性，这时板的行为就象一个波浪吸收器一样，从而减少了岸壁的反射能力，降低了岸壁处及其临近的波高，板越     

浅水域中两船交错运行时的非定常波浪干涉

本文以Green-Naghdi（G-N）方程为基础,采用波动方程／有限元法计算两艘船舶在浅水域交错运动时的非定常波浪干涉特性。把运动船舶对水面的扰动作为移动压强直接包含在Green—Naghdi方程里,以描述运动船体和水面的相互作用。本文以S60 CB=0．6船为算例,给出在两艘船交错运动时,自由面波高,波浪阻力及横向力的变化特征。计算结果发现,当两艘船船首接近时,波浪阻力增加。接着,两艘船船身相向平行航行时,阻力减少。两艘船船尾相遇时,波浪阻力又增加。最后随着两船的远离,波浪阻力趋于正常。两船之间的侧向力呈现相似的变化规律。两船先承受横向排斥力,接着相互吸引,尔后又排斥。最后两船远离,横向力消失。计算结果表明,在两船间距较小和船速较大时,两船间的吸引力相当显著,应该予以充分重视。     

WAVE MAKING COMPUTATION IN TIME DOMAIN FOR MULTI-HULL SHIPS

1. INTRODUCTION For high-speed displacement ships, the wave making at the free surface is an important hydro- dynamic performance. The wave making reduction has attracted more attention for ship designers. The ship wave resistance and ship hull form improvement have been widely investigated. The thin ship theory adopting the Havelock source distribution on the ship centerline plane can be used to analyze the ship wave making profile and the ship wave resistance may be obtained by ship wav…     

近边界面的水下爆炸冲击波传播特性及气穴效应

炸药在水下起爆后,产生的冲击波在传播过程中将主要遇到两种边界面:自由水面和结构面边界,而这些边界面的存在将显著影响冲击波的传播特性。考虑冲击波与自由面及结构面的动态耦合相互作用,基于Lagrangian-Eulerian耦合算法,建立了近边界面水下爆炸全耦合模型,通过与已有文献的研究成果及经验公式进行对比,验证了数值模型的可靠性;对自由场、近自由面、近背空气结构面及近背水结构面水下爆炸的冲击波传播特性进行了系统的研究,探讨了不同边界面条件下的水下爆炸冲击波传播特性机制。研究表明,近边界面对水下爆炸冲击波传播特性具有重要的影响,近自由面和近背空气结构面水下爆炸均产生了气穴效应。     

波浪加速度不对称性对海床液化的影响

为研究加速度不对称波浪作用下的海床响应特征,基于Biot多孔弹性介质理论建立了波浪作用下海床响应数学模型,采用水槽实验数据对模型进行了验证。通过引入加速度不对称波浪压力边界条件的计算方法,模拟分析了波浪加速度不对称性对海床内部孔隙水压力、有效应力以及土体液化的影响。结果表明,波浪加速度不对称性会引起海床表层正向孔压幅值的显著衰减,使孔压的空间分布变得偏斜,减小了液化深度和宽度,使海床液化区域变得窄而浅。