长周期波浪激发矩形港池多模态共振研究

长和宽接近的矩形港池存在横向、纵向及横纵向混合共振模态。采用基于混合有限元的椭圆型缓坡方程数值模型模拟不同波浪入射角的低频波浪激发矩形港池的多模态共振,并分析不同平面布置形式的矩形港池模态响应特性。结果表明,斜向波浪会激发港池的横向共振模态,其放大因子受入射角度影响较大,而纵向共振模态的放大因子受入射角度影响较小。口门宽度对港池的共振模态个数与放大因子均有影响,具体为:随着口门宽度增加,各阶模态放大因子减小。口门位置对纯横向以及纯纵向共振的振荡模式有显著影响,而对横向纵向混合模态影响较小。各阶模态放大因子的大小和波节线与波腹线与口门的相对位置密切相关。

海湾与变水深细长港的耦合振荡研究

采用拓展型缓坡方程有限元模型模拟了变水深细长港和半圆形常水深海湾联结而成的耦合港池的港湾振荡现象。数值模拟结果表明,半圆形海湾的存在改变了入射波况和细长港的辐射阻尼,从而影响了细长港的共振特性。相关性分析表明,当海湾与细长港水体体积之比远大于2.5时,海湾在耦合振荡中占主导地位,联结处和细长港的响应曲线在强度和变化趋势上都有明显的正相关关系。反之,细长港和海湾在耦合振荡中处于平等地位,响应曲线之间只在强度上表现出正相关关系。

低频波浪在有开挖航道口门附近的绕射

人工开挖的进港航道是水深较小水域港口工程中的重要组成部分。波浪在传播的过程中,遇到航道和防波堤会发生折射、反射和绕射等多种现象。本文采用修正型缓坡方程模拟了不同周期的波浪在双突堤口门附近的绕射规律,系统地分析了在不同波浪周期条件下口门有无航道对波浪传播的影响。

双色波激发细长港内低频振荡的物理试验研究

通过物理试验研究双色波传入细长港池并激发港池低频振荡,合理的试验布局降低了波浪二次反射对造波机的影响问题。利用快速Fourier变换和小波变换方法分析双色波在港内的幅频响应以及波浪能量的时-频分布情况,并利用小波二阶谱分析港内波浪不同成分之间的非线性相互作用过程。结果表明:当双色波短波频率对应港池不同共振频率时,通过波浪非线性相互作用产生的二阶长波在港内响应幅值不同;短波频率对应港池较低共振频率时,波浪会在港内聚集更多的能量;二阶长波以及高次谐波与双色短波之间呈复杂的非线性能量传递过程。