【摘要】：海浪的群性是海浪場(chǎng)的一種重要特性,它對(duì)海堤的損毀,港灣共震,浮體結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力反應(yīng)等有明顯影響,因此,在海洋工程設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行波群對(duì)建筑物作用的試驗(yàn),這就要求模擬波群。目前隨機(jī)波群模擬的研究大多限于單向波,而實(shí)際的海浪是多方向的,所以對(duì)多向隨機(jī)波群模擬的研究具有很重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了研究波群的主要方法和目前常用的描述波浪群性的參數(shù),由實(shí)測(cè)波浪資料,對(duì)描述群性的高度與長(zhǎng)度特征參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。同時(shí)應(yīng)用基于小波變換所得小波波能過程定義了兩個(gè)新的群性參數(shù),并由數(shù)值模擬波浪和實(shí)測(cè)波浪資料對(duì)其與常用的波群參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明基于小波波能過程定義的群性參數(shù)是有效的,從而展示了小波變換用于在時(shí)頻域上分析波群的能力。并詳細(xì)探討了波浪記錄長(zhǎng)度對(duì)群性參數(shù)穩(wěn)定性的影響,分析結(jié)果表明波浪觀測(cè)長(zhǎng)度對(duì)于波群參數(shù)的影響較大,在考慮波浪群性的波浪模擬及分析時(shí),建議模擬時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)在400～500個(gè)波以上。 根據(jù)渤海和珠江口兩地的波浪觀測(cè)數(shù)據(jù),采用合理的無因次化方式,擬合得到一個(gè)適于風(fēng)浪的波包譜經(jīng)驗(yàn)公式。該公式同時(shí)考慮了群高與群長(zhǎng)兩方面的因素,并依據(jù)對(duì)實(shí)測(cè)波浪資料波群參數(shù)的分析結(jié)果給出了較合理的參數(shù)取值范圍,只要給出波要素和波群的特征參數(shù)即可確定波包譜形,便于實(shí)際應(yīng)用。 然后,以建議的經(jīng)驗(yàn)波包譜作為靶譜,建立了單向不規(guī)則波群的數(shù)值模擬方法,模擬實(shí)例表明,只要給定波要素及描述波浪群性的高度特征參數(shù)和長(zhǎng)度特征參數(shù),即可通過波包譜方便地模擬出同時(shí)滿足給定高度和長(zhǎng)度兩方面群性特征要求的不規(guī)則波群。在此基礎(chǔ)上,建立了在水槽中指定位置處產(chǎn)生不規(guī)則波群的造波機(jī)控制信號(hào)的計(jì)算方法,在實(shí)驗(yàn)室成功地模擬了同時(shí)滿足頻譜及群性要求的波浪。并對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的不同群性的波浪在水槽傳播過程中群性的變化進(jìn)行了分析,結(jié)果表明波浪在傳播過程中,由于諧波的調(diào)制作用,波浪的群性會(huì)趨于某一有限的范圍,在進(jìn)行考慮波浪群性的物理模型實(shí)驗(yàn)時(shí),需在水槽中指定位置處產(chǎn)生滿足模擬要求的波浪。 進(jìn)一步,在單向不規(guī)則波群模擬研究的基礎(chǔ)上,引進(jìn)方向分布函數(shù),建立了可有效地?cái)?shù)值模擬多向不規(guī)則波群的方法。然后建立了能夠應(yīng)用于模擬多向不規(guī)則波群傳播的數(shù)值計(jì)算模型的入射波浪邊界條件,對(duì)多向不規(guī)則波群的傳播進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析,可以在數(shù)值水池指定位置處產(chǎn)生滿足給定群性要求的多向不規(guī)則波浪。在此基礎(chǔ)上,建立了在物理水池中指定位置處產(chǎn)生多向不規(guī)則波群的造波機(jī)控制信號(hào)的計(jì)算方法,并開展了多向不規(guī)則波群的物理模擬實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)水池中指定位置處成功地模擬了滿足給定群性和方向分布要求的多向不規(guī)則波浪,同時(shí)分析了不同群性的多向不規(guī)則波浪在水池傳播過程中群性的變化。 最后,由數(shù)值模擬的多向波群和實(shí)測(cè)波浪資料分析了波浪的群性對(duì)其特征波高和波高分布的影響,結(jié)果表明波浪特征波高隨群高增大而增大,且最大波高受群高影響最大,但與群長(zhǎng)無明顯關(guān)系,并分析得到了威布爾分布的參數(shù)α、β與群高GFH的關(guān)系式。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P731.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740947