畸形波是一種能量集中、非線性極強、破壞力極大的波浪,與深海結構物相互作用時,將對結構安全性構成嚴重威脅,對海上工作人員以及財產造成重大危害。它是強非線性極端波浪的一種特殊形態(tài),具有異常大波高的強非線性波浪并經常毫無預兆地發(fā)生�；尾ǖ那捌潞芏盖疑吆芸�,存在時間較短并且波面不斷變化,常以極大波以及連續(xù)大波等的異常形式出現(xiàn)�；尾ǹ砂l(fā)生于所有海域,多發(fā)生于深海風暴天氣中。因此,畸形波生成機理的研究對平臺設計以及安全性方面具有重要意義,是波浪水動力研究的熱點問題之一�；尾ǘ嘣谂既磺闆r下發(fā)生,海上實測存在很大困難,國內外對畸形波產生機理的研究尚不完善。目前,針對深海環(huán)境畸形波的生成機理有多種假說,即波浪色散聚焦,波浪的調制不穩(wěn)定性,浪流耦合作用以及風浪相互作用。近年來,基于波浪的調制不穩(wěn)定導致的畸形波聚焦機理被認為是導致畸形波生成的主要機理,引起了國內外廣泛關注。本論文在上述畸形波生成機理假說的基礎上,基于波浪的調制不穩(wěn)定性聚焦機理,應用合適的能夠描述非線性波浪演化過程的數(shù)學模型,研究開發(fā)能夠求解相應數(shù)學模型的數(shù)值方法,進一步對畸形波的發(fā)展、演化、變形過程和規(guī)律進行數(shù)值模擬,揭示畸形波這種... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 畸形波的定義
        1.2.2 畸形波的觀測
        1.2.3 關于畸形波生成機理的幾種假說
        1.2.4 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內容和研究思路
        1.3.1 研究思路和研究內容
        1.3.2 本論文各章主要內容
        1.3.3 本論文的創(chuàng)新性
    1.4 本章小結
第二章 理論基礎和研究手段
    2.1 波浪的調制不穩(wěn)定性
    2.2 深水四階非線性薛定諤方程
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 行波展開
        2.2.3 波浪輻射應力導致的平均流
        2.2.4 多重尺度展開
        2.2.5 四階時間非線性薛定諤方程
        2.2.6 四階空間非線性薛定諤方程
    2.3 小波分析方法
    2.4 本章小結
第三章 非線性薛定諤方程的高階呼吸子解
    3.1 非線性薛定諤方程的LAX對
        3.1.1 NLS方程的無因次化
        3.1.2 確定L算子
        3.1.3 確定M算子
        3.1.4 NLS方程的LAX對
    3.2 利用DARBOUX求解非線性薛定諤方程
    3.3 NLS方程的高階呼吸子解
    3.4 本章小結
第四章 求解四階非線性薛定諤方程的高階數(shù)值方法
    4.1 求解MNLS方程的高階求解數(shù)值格式
    4.2 數(shù)值求解程序的有效性驗證
        4.2.1 周期波群演化的試驗驗證
        4.2.2 NLS方程的孤立子包絡驗證
    4.3 高階數(shù)值解法的計算效率
        4.3.1 周期波群的演化問題
        4.3.2 Peregrine呼吸子的演化問題
    4.4 本章小結
第五章 基于MNLS方程的畸形波生成機理研究
    5.1 PEREGRINE呼吸子式畸形波演化的數(shù)值模擬
    5.2 高階呼吸子式畸形波演化數(shù)值模擬
    5.3 呼吸子式畸形波的時頻能量研究
    5.4 呼吸子式畸形波的波形研究
    5.5 本章小結
第六章 波流耦合作用下的畸形波生成機理研究
    6.1 恒定流作用下深水四階非線性薛定諤方程
    6.2 波流耦合對PEREGRINE呼吸子式畸形波演化的影響
    6.3 波流耦合作用下高階呼吸子式畸形波的演化機理研究
    6.4 波流耦合作用下呼吸子式畸形波的時頻能量研究
    6.5 本章小結
第七章 隨機海浪下畸形波的生成演化研究
    7.1 無海流情況下隨機海浪場中的畸形波生成演化研究
        7.1.1 數(shù)值初始條件
        7.1.2 隨機波浪場中的畸形波數(shù)值模擬結果及其分析
    7.2 恒定海流影響下隨機海浪場中的畸形波生成演化研究
        7.2.1 數(shù)值初始條件
        7.2.2 恒定海流影響下隨機波浪場中的畸形波數(shù)值模擬結果及其分析
    7.3 本章小結
第八章 結論與展望
    8.1 主要研究內容及結論
    8.2 進一步研究展望
參考文獻
附錄
    附錄 A
    附錄 B
    附錄 C
致謝
攻讀博士期間完成的學術論文目錄
攻讀博士期間申請的專利


【參考文獻】：
博士論文
[1]畸形波生成、演化及內部結構研究[D]. 崔成.大連理工大學 2013
[2]深水畸形波的數(shù)值模擬研究[D]. 張運秋.大連理工大學 2008



本文編號：2987963