不规则波浪在陡坡上非线性传播变形的试验研究

通过试验研究了不规则波浪在一陡坡(1:10)上的传播过程中的非线性特征。为达到研究目的,在试验水槽中以JONSWAP谱为靶谱生成了两组随机波浪。试验结果显示,在坡前常水深区域和坡顶,两种波况下波高分布均符合瑞利分布;但是在变浅区域两种波况的波高分布却不尽相同。应用基于小波变换的二阶相位谱来分析波浪在传播过程中的非线性相位耦合特征,结果表明:随着水深的变浅,波浪的非线性逐渐增强并且参与非线性相互耦合的频率成份也越来越多。通过二阶相位谱发现:随着水深的减小,参与最强的非线性相位耦合频率向高频处移动。另外通过傅立叶频谱、二阶谱以及二阶频谱共同分析陡坡上两组波况下低频波浪的演化情况。

近岸斜向波浪不对称特征参数化

近岸波浪的不对称特征对浅水区泥沙输运以及海岸结构物受波浪冲刷影响而引起的破坏都起着关键作用,而目前关于波浪不对称特征的研究多集中在正向传播方式上,没有考虑斜向传播的影响,因此,对斜向波浪在近岸传播过程中的波形不对称特征展开研究具有重要的意义。基于高阶Boussinesq水波方程建立了斜向入射波浪沿斜坡传播的数值模型,并利用该模型进行数值试验,模拟了入射波浪沿0°~75°不同方向的传播过程。通过对不同角度入射得到的结果进行比较,讨论了入射角度对波浪不对称特征的影响。结果表明:入射角度越大的波浪,其在变浅过程中的二阶谱以及波浪的偏度和不对称度参数也越小。说明随着波浪入射角度增大,其非线性相互作用程度会发生减弱,导致波浪的非线性特征增长趋势逐渐变缓。最后,给出了考虑斜向角度影响的波浪不对称特征参数经验公式。

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。