关于Boussinesq型水波方程理论和应用研究的综述

Boussinesq型方程是研究水波传播与演化问题的重要工具之一,本文就1967-2018年常用的Boussinesq型水波方程从理论推导和数值应用两个方面进行了回顾,以期推动该类方程在海岸(海洋)工程波浪水动力方向的深入研究和应用。此类方程推导主要从欧拉方程或Laplace方程出发。在一定的非线性和缓坡假设等条件下,国内外学者建立了多个Boussinesq型水波方程,并以Stokes波的相关理论为依据,考察了这些方程在相速度、群速度、线性变浅梯度、二阶非线性、三阶非线性、波幅离散、速度沿水深分布以及和(差)频等多方面性能的精度。将Boussinesq型水波方程分为水平二维和三维两大类,并对主要Boussinesq型水波方程的特性进行了评述。进而又对适合渗透地形和存在流体分层情况下的Boussinesq型水波方程进行了简述与评论。最后对这些方程的应用进行了总结与分析。

聚焦波在岸礁断面上传播演化的物理模型实验研究

基于水槽物理模型实验,研究聚焦波在理想化岸礁断面上传播演化的水动力过程。岸礁模型前坡坡度为1:4,后接6 m宽的礁坪。通过相位聚焦原理,在岸礁前坡处生成具有JONSWAP谱型的大波高入射聚焦波。利用浪高仪和ADV流速仪阵列测量沿岸礁断面的波浪自由表面和流速历时曲线变化。基于实验数据,重点分析了波面、流速和波浪能谱在波浪传播过程中的演化特征,探讨了礁冠对相关水动力特征的影响。对于所考虑的入射波浪条件,研究发现:礁前斜坡的存在增强了波浪聚焦过程中的非线性作用,波谱能量转移显著,尤其是高频谐波增长明显;无礁冠时,礁坪上的破碎波浪出现明显的重组过程;礁冠有降低礁坪上短周期波动强度和增强长周期波动强度的作用。