【摘要】：波浪是海洋中最重要的環(huán)境動力因素之一,對海上建筑結(jié)構(gòu)、船舶和港口的安全運營影響深遠�；尾ㄊ侨找媸艿疥P(guān)注的一種災害性海洋波浪,其往往具有突發(fā)性、大波高、波面不對稱等特點,給人類的海上活動造成極大的威脅,對其生成機理和發(fā)生概率進行研究,具有明顯的理論和工程意義。本文將著眼于波流相互作用與調(diào)制不穩(wěn)定性,設計物理模型試驗對逆流作用下單向隨機波中畸形波的特性進行了細致的分析。本文首先簡述了有關(guān)畸形波的研究現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)分析方法,其次針對畸形波的產(chǎn)生機理進行了試驗設計,隨機波浪參數(shù)的選取考慮了不同的JONSWAP譜參數(shù)、波陡、BFI值(BFI為與波陡和相對譜寬有關(guān)的參數(shù))和逆流流速。針對試驗數(shù)據(jù)主要分析了畸形波的形態(tài)特征、畸形波出現(xiàn)的概率及影響因素、以及水流對其的影響。分析結(jié)果表明:(1)按照上跨零點法、下跨零點法和高波峰、深波谷的分類統(tǒng)計4種波形的占比。85%以上的畸形波都具有高波峰的特征,按上跨零點法或下跨零點法統(tǒng)計的畸形波數(shù)量占比相近;而逆流的存在會導致深波谷的占比降低。波高和周期無因次參數(shù)以及平均后的無因次曲線表明:使用下跨零點法統(tǒng)計出的大波才滿足畸形波的定義,這也說明了采用下跨零點法的科學性;畸形波前后相鄰波浪的參數(shù)差別較大,規(guī)律性不強;而逆流的存在對無因次參數(shù)的改變并不明顯;(2)隨機波浪中畸形波的演化是一種能量自聚焦的過程,非線性、或者說調(diào)制不穩(wěn)定性對畸形波的演化有明顯的影響。逆流的存在使得非線性的聚焦更為突然和劇烈;(3)波陡值、BFI值的增加或逆流的存在,使得畸形波的數(shù)量有增多的趨勢;隨著波陡值、BFI值的增大或逆流的存在,產(chǎn)生的大部分畸形波位置距造波板越遠;(4)隨著波浪的演化,沿程波面峰度值呈現(xiàn)增大的趨勢,偏度值則在前12倍波長內(nèi)相對穩(wěn)定,12倍波長后的波動明顯增大,逆流的存在會使得峰度值和偏度值均有所增加,且流速越大,二者增大的程度越多;(5)頻譜反應的是能量的變化。對比分析波列傳播過程中的能量變化,可以發(fā)現(xiàn):譜圖的峰值會隨波列傳播而降低,譜寬相對變窄,這是由于摩擦等導致能量耗散;逆流的存在使得沿程測點處頻譜圖的峰值相對靜水的工況都明顯增大,且流速越大,峰值增大越多,這體現(xiàn)了水流的能量輸入;(6)波陡值、BFI值的增大或逆流的存在會導致畸形波的發(fā)生概率增加。Rayleigh分布或Rayleigh-Ⅰ分布能較好的描述非線性未充分成長的隨機波浪;但隨著與造波板距離的增加,分布曲線逐漸偏高于理論曲線,現(xiàn)有的幾種理論分布均不能較好的描述非線性強烈、逆流存在條件下的畸形波的發(fā)生概率。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P731.22;TV139.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 胡金鵬;張運秋;朱良生;;基于Benjamin-Feir不穩(wěn)定性的畸形波模擬[J];華南理工大學學報(自然科學版);2009年06期

2 陶愛峰;胡國棟;;災害性異常浪特性及研究方法綜述[J];自然災害學報;2008年01期

3 高璞;汪留松;趙西增;;畸形波特性研究[J];中國港灣建設;2007年06期

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本文編號：2641700