沿直立堤外侧波高分布

直立堤在波浪作用下,由于入射波,反射波与散射波迭加,在堤前形成短峰波,使堤外侧波浪力分布不均匀,从而引起灾害。现行《港口工程技术规范》对此未作规定。本文参照Sommerfeld绕射理论,导得沿直立堤外侧规则波的干涉波高与入射波高之比的简化公式,给出干涉波高极大值及其发生的位置。结合随机波理论分析,用光易谱、会战谱计算了沿直立堤的不规则波波高分布。计算表明,不规则波沿堤波高分布较规则波高分布均匀,工程设计如采用规则波计算沿堤波高分布,必须考虑散射波的影响才较为安全。     

椭圆余弦波对V形防波堤绕射波浪力的解析计算

应用椭圆余弦波理论,给出了V形薄壁防波堤的浅水波绕射理论解,对现有Airy微幅波理论进行了有效拓展。通过对V形防波堤的浅水波浪力进行试算,揭示了椭圆余弦波对防波堤的作用规律。计算结果表明:椭圆余弦波理论计算的V形防波堤的最大无量纲波浪力明显大于相同浅水条件下Airy微幅波理论的对应结果,该方法有效拓展了无限长直立薄壁堤的反射波理论。此外,浅水波入射角、V形堤张角和防波堤臂长与水深比等参数的变化均将对V形堤的波浪作用产生相关影响,而V形堤的实际绕射波浪力幅值将随浅水波特征参数值的增大而增大。     

基于SWASH模型的近岸波浪传播变形数值模拟

SWASH模型是一种新型的非静压时域波浪模拟。为了探讨SWASH模型对于解决近岸波浪传播变形问题的适用性,在对其控制方程、边界条件、数值解法等进行介绍的基础上,采用该模型分别模拟了正向规则波、斜向规则波和斜向不规则波入射条件下L形防波堤附近水域的波浪场和波生流场,并与物理试验结果进行对比。结果表明,SWASH模型较好地复演了波浪在近岸区域所发生的浅水变形、折射、破碎,以及堤前反射、堤内绕射等物理现象,波高沿断面的定量分布与试验结果吻合良好,同时较好地模拟了不同波况下防波堤附近水域的波生流场,说明该模型适用于复杂岸线和地形条件下波浪传播变形的数值模拟。     

斜向随机波对直立堤作用的试验研究

通过斜向随机波对直立堤作用的试验，研究了作用在直立堤上的单位堤长波浪力随波浪入射角的变化．讨论了波浪力沿堤长的纵向分布，以及单元堤长对波浪力纵向折减的影响．给出了波浪力纵向分布系数和折减系数与相对堤长的关系式．     

非淹没双直立圆柱系统波浪爬升的数值模拟

波浪爬升是近海构筑物和海洋平台结构设计中的重要参数。全面掌握波浪的爬升特性有利于结构的安全保证和优化。采用有限元方法建立了求解Berkhoff缓坡方程的数值模型，并计算了非淹没单个直立圆柱周围的波高分布，计算结果与解析解吻合很好。以非淹没双直立圆柱为研究对象，探讨了圆柱间距对波浪爬升的影响。结果表明:上游圆柱周围的波高分布曲线波动较大，但最大相对波高和最小相对波高的发生位置基本与单个圆柱的情况相同；当圆柱间距为1/4波长的奇数倍时，最小相对波高明显减小，圆柱肩部出现第二峰值；而当圆柱间距为1/4波长的偶数倍时，最小相对波高则明显增加，圆柱肩部出现第二谷值。下游圆柱周围的波高分布曲线与单个圆柱的情况相似，但波高相对较小。     

波浪对圆柱外接圆弧型防波堤绕射的解析计算

在微幅波绕射理论的基础上,使用特征函数展开法,推导了圆柱外接圆弧型防波堤复合结构的水波绕射的解析解,并据此计算了该结构所受到的波浪载荷以及绕射波面分布。计算结果表明:与单一圆柱相比,外接圆弧型防波堤的存在可明显降低作用于圆柱的波浪载荷和圆柱表面的波浪爬高;采用外接堤表面密实或透空而内圆柱表面透空的结构形式可以取得圆柱防浪的较佳效果;结构透空系数、波浪入射角度、外接堤张角、外堤半径与水深比、水深与波长比等因素的变化对绕射波浪作用均存在一定影响。     

浅水区孤立墩上的非线性波浪力

本文基于一阶近似椭圆余弦波理论研究了浅水区非线性波浪对圆柱墩的绕射作用,推得了计算绕射后圆柱墩周围的水面方程,从而得到墩柱面上波面的壅高值。文中也推导了作用于圆柱墩上的波浪力计算公式,并对工程中常遇到的波浪范围进行了计算,得到了非线性波浪力与线性波浪力的比值,并制成图供设计参考。     

综合考虑多种变形因素的近岸多向不规则波传播数学模型——Ⅰ．模型的建立

根据线性波动的叠加原理和波浪方向谱理论，作者在综合考虑环境水流（水流因子）、非线性弥散影响（非线性因子）、底摩擦波能损失（底摩擦因子）、非缓坡地形影响（地形因子）、折射、绕射的近岸规则波传播基本方程的基础上，推导出了综合考虑多种变形因素的近岸多向不规则波传播变形的基本方程。使用有限差分作为数值方法，给出了波浪破碎和障碍物后边界的处理方法，建立了综合考虑环境水流（水流因子）、非线性弥散影响（非线性因子）、底摩擦波能损失（底摩擦因子）、非缓坡地形影响（地形因子）、折射、绕射、波浪破碎、障碍物影响的近岸多向不规则波传播变形数学模型。该模型以组成波的谱值及波向为变量，在实数域内求解，适合大面积海区波场计算。     

浅水波与圆弧型贯底式防波堤的相互作用

该文基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了浅水波对圆弧型贯底式多孔介质防波堤绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的水平波浪载荷与浅水波波面分布。计算结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响,结构透空可以明显减弱防波堤所受波浪作用。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力、力矩和波面分布值均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

综合考虑多种变形因素的近岸多向不规则波传播数学模型-I.模型的建立

根据线性波动的叠加原理和波浪方向谱理论,作者在综合考虑环境水流(水流因子)、非线性弥散影响(非线性因子)、底摩擦波能损失(底摩擦因子)、非缓坡地形影响(地形因子)、折射、绕射的近岸规则波传播基本方程的基础上,推导出了综合考虑多种变形因素的近岸多向不规则波传播变形的基本方程。使用有限差分作为数值方法,给出了波浪破碎和障碍物后边界的处理方法,建立了综合考虑环境水流(水流因子)、非线性弥散影响(非线性因子)、底摩擦波能损失(底摩擦因子)、非缓坡地形影响(地形因子)、折射、绕射、波浪破碎、障碍物影响的近岸多向不规则波传播变形数学模型。该模型以组成波的谱值及波向为变量,在实数域内求解,适合大面积海区波场计算。     

波浪形态及方向分布对港域波浪传播的影响

航道开挖会对波浪的传播产生显著影响,使港内波浪及泊稳条件发生变化。依托物理模型试验结果,验证了MIKE21中BW数值模型的合理性,证实二者结果吻合良好,随后利用该模型对比分析了在规则波、单向不规则波以及多向不规则波作用下,港域波浪扰动系数的分布规律及区别。结果表明：小角度入射波浪下,单向不规则波与规则波在航道迎浪面边坡发生的波能聚集现象明显强于多向不规则波;多向不规则波的方向分布对波浪在航道中的传播产生影响,波浪方向分布范围越窄,航道的折射效应及能量汇聚过程也越明显,航道边坡上的扰动系数也越大。因此在实际工程的航道设计中,应该考虑到不同形态波浪及多向波方向分布在航道传播过程中的差异,尤其在某些涌浪作用较强、波浪能量分布较为集中的港域,以单向不规则波甚至是规则波作为入射波浪将更加合理安全。     

Effects of the wave directionality on wave transformation

A numerical model is proposed based on the time domain solution of the Boussinesq equations using the finite element method in this paper. The typical wave diffraction through a breakwater gap is simulated to validate the numerical model. Good agreements are obtained between the numerical and experimental results. Further, the effects of the wave directionality on the wave diffraction through a breakwater gap and the wave transformation on a planar bathymetry are numerically investigated. The results show that the wave directional spreading has a significant effect on the wave diffraction and refraction. However, when the directional spreading parameter s is larger than around 40, the effects of the wave directional spreading on the wave transformation can be neglected in engineering applications.     

多向聚焦破碎波的实验研究

该文采用两种不同频谱形式(等波陡和等波幅)、不同水深,通过波浪聚焦的方法在水池中产生多向聚焦波和破碎波,实验研究了破碎波的波面特性、破碎波的破碎指标及传播过程中的频谱变化,结果表明频谱形式、水深及方向分布对破碎波浪特性有明显的影响;波浪传播过程中频谱高频部分有明显的变化;波浪破碎过程中的能量损失主要来自波浪频谱高频部分。     

Capillary-gravity ship wave patterns

Ship wave pattern is a fascinating research topic in the fields of marine hydrodynamics and water waves. Within the pure-gravity wave theory, the ship wave pattern composed of transverse waves and divergent waves appearing on the downstream is confined within a sector symmetrical about the ship track with a half-angle 19°28'. However, when the surface tension is accounted for, the wave pattern is greatly modified especially at a low translating speed. Besides the minimum speed of capillary waves c_(min)= 0.23 m/s below which waves cannot be generated, there is another critical speed c_(div)= 0.45 m/s associated with the disappearance of divergent waves. In the present paper, the wave patterns created by a steadily translating source are studied, and they are examined with the crestlines obtained from the asymptotic analysis.     

乐清湾内外海混合浪与局地风浪的比较分析

乐清湾是一个半封闭的海湾,一般而言外海混合浪难以传人.采用第三代海浪数值模型一SWAN模型计算了乐清湾内的波浪场,同时分析了局部风场产生的波浪场,结果表明,在乐清湾的中北部外海混合浪与局部风浪相比较弱,而在湾的南部相对较为显著.     

Evaluation of numerical wave model for typhoon wave simulation in South China Sea

The simulating waves nearshore (SWAN) model has typically been designed for wave simulations in near-shore regions. In this study, the model's applicability to the simulation of typhoon waves in the South China Sea (SCS) was evaluated. A blended wind field, consisting of an interior domain based on Fujita's model and an exterior domain based on Takahashi's model, was used as the driving wind field. The waves driven by Typhoon Kai-tak over the SCS that occurred in 2012 were selected for the numerical simulation research. Sensitivity analyses of time step, grid resolution, and angle resolution were performed in order to obtain optimal model settings. Through sensitivity analyses, it can be found that the time step has a large influence on the results, while grid resolution and angle resolution have a little effect on the results.     

平面斜坡小波高各向破波压力试验研究

与海洋相比,水库、湖泊等的风成浪波高一般较小。论文分析了现有计算平面斜坡破波压力方法的适用性,通过概化模型试验和数值分析,提出了平面斜坡在小波高波浪作用下的法向破波压力计算公式,公式结构简单,计算方便。并获得波浪冲击点各向破波压力基本相同、可遵循静水质点受压原则的结论。     

Numerical examination of wave power absorption by the Edinburgh Duck wave energy converter device

A two-dimensional computational fluid dynamics(CFD)numerical model is developed to study the power takeoff(PTO)efficiency of an Edinburgh duck wave energy conve...