论一类四阶Boussinesq方程的变浅性能

Boussinesq类水波模型在港口、海岸以及海洋工程领域应用广泛,但以前对这类模型的变浅性能的研究不够充分.针对Madsen和Sch¨affer提出的一组四阶Boussinesq方程,从理论和数值两个方面对这一问题进行了探讨.理论分析了其变浅性能,指出该文献中参数α2和β2的取值是不合理的,并重新确定其取值.在交错网格下建立了基于混合4阶Adams–Bashforth–Moulton格式的预报--校正数值模型.数值模拟了两个典型算例:一是缓变平坡地形上波浪的传播变形,二是波浪在淹没梯形潜堤上的波浪演化过程.计算结果分别与解析结果、物理模型实验结果进行了比较,发现变浅系数的取值对数值结果影响很大,新参数比原文参数模拟结果的吻合程度更高,这佐证了理论分析.

深水Boussinesq方程数学模型建立与验证

通过引入四参数和非线性浅水方程至Kennedy等人推导的二阶全非线性Boussinesq方程中,改善了原方程的色散和变浅性能,并通过新方程建立适合较深水域的近岸波浪场数学模型,模拟了椭圆形浅滩地形上的波浪传播变形,从数值结果和试验结果的比较上看,该模型可以很好地模拟近岸波浪场的实际问题。

一种新型二阶全非线性Boussinesq方程及其数值验证

通过改进二阶全非线性Boussinesq波浪方程中的色散项,得到了一组没有改变原方程的数学形式但适用于更大变化水深的新方程,其色散性能和变浅性能都比原方程有了很大改进,所适用的水深范围更大,能更好地描述从深水到近岸浅水处的波浪传播;并基于新方程建立了波浪数值模型,通过模拟波浪从浅水到深水的传播变形来验证新方程的有效性。