基于二阶斯托克斯波理论的辐射应力垂向分布

基于二阶斯托克斯波理论推导了辐射应力的垂向分布表达式,通过算例讨论了辐射应力在深水和有限水深条件下的垂向分布规律,并与基于微幅波理论的辐射应力进行了比较。结果表明,在波浪非线性不强时,基于二阶斯托克斯波理论的辐射应力与基于微幅波理论的辐射应力表达式计算结果接近;而当水深较浅波浪非线性较强时,基于二阶斯托克斯波理论的辐射应力在近表面处明显大于基于微幅波理论的辐射应力。采用二阶斯托克斯波理论推导的波浪辐射应力更为合理地反映了波浪非线性效应。

楔形冲箱的二阶斯托克斯波制造理论及其SPH检验

冲箱式造波机已应用于国内外许多物理水池,但缺乏制造二阶斯托克斯波的冲箱运动控制理论。基于冲箱浸没体积的变化量与生成的波浪体积相守恒的原理,推导了关联楔形冲箱运动与目标波浪要素的隐式方程组,并给出了制造二阶斯托克斯波的约束条件。应用推导的造波理论,在经过精度检验和收敛性分析的光滑粒子流体动力学(SPH)波浪水池中模拟二阶斯托克斯波的生成。将数值波面与解析波面进行比较,显示生成的二阶斯托克斯波的波形稳定、波要素准确,证实了该造波理论的可靠性。

有限水深波浪作用下弱惯性塑料块体漂移规律

塑料漂浮垃圾对海洋环境影响巨大,在近岸的传播过程主要受波浪作用。针对塑料漂浮垃圾在近岸的运动特征,以往研究尚不深入。本文采用物理模型实验,对塑料漂浮物在有限水深波浪作用下的漂移规律开展研究,探讨了弱惯性塑料块体水平漂移速度与漂浮物性状以及波陡之间的关系。实验结果表明,塑料块体的漂移量受斯托克斯漂移与欧拉回流的共同影响,与二阶拉格朗日漂移理论吻合良好。在漂浮物尺寸远小于波长的情况下,漂浮物尺寸以及密度的改变对漂移没有显著的影响;漂浮物的漂移量与波陡的平方成正比,根据本文的实验及以往公开发表的实验数据,修正了经验公式,为塑料漂浮物在近岸的传播与预测提供了有益借鉴。

椭圆余弦波理论在波峰面上升高度计算中的应用

在开敞式高桩码头的设计中,波峰面上升高度是确定上部结构顶面高程的重要因素。针对波峰面上升高度的计算理论问题,对二阶斯托克斯波和椭圆余弦波理论进行论述。结合西非某工程案例,采用不同理论计算各控制点的波要素。结果表明:在长周期波浪作用海域,计算波峰面上升高度前应首先计算相对水深,当d<0.125L时,采用二阶斯托克斯波理论计算结果误差较大,采用椭圆余弦波理论计算结果更符合实际情况。

黏性数值波浪水槽动边界造波技术研究

模仿实验室推板造波技术,在黏性数值波浪水槽中构建了造波动边界,实现了一阶线性波、二阶斯托克斯波和孤立波的数值模拟,数值波形与理论波形吻合良好,验证了这一方法的有效性.将海绵层消浪技术与辐射边界条件结合吸收透射波能,有效减小了水槽的二次反射效应.不同水深二阶斯托克斯波的模拟结果表明,斯托克斯波理论不适用于浅水情况.提出基于四阶Runge-Kutta法直接求取浅水孤立波速度时程的思路,较传统算法更为便捷.

波浪作用下柔性植物带内流速分布特性研究

该文基于波浪水槽物理模型试验,研究了不同波浪条件下,最大水平流速的垂线流速分布特性。与无植物时的垂线流速对比,提出了水平流速衰减系数,分析了其特性。与无植物区相比,各断面在柔性植物的影响下垂线流速均有所减小;在柔性植物带内,上部冠层区的流速减小,植物带越长减小越显著;近底处的流速沿程先减小后增大再减小。随着来波波高的增大,各断面与无植物时的流速差缓慢增大,流速减小区域有下移的趋势。植物带中和植物带后的实测值与衰减理论值的流速衰减系数均沿水深向上变化规律基本一致,沿程变大,实测值的垂线分布趋于均匀且近底处的流速衰减系数增大更加明显。