對近岸、港口工程而言,受水深變淺影響,波浪形成了自身獨有的特點,根據(jù)波高、波長、水深之間關(guān)系的不同,周期性波浪可表現(xiàn)為橢圓余弦波或Stokes波,而同時,水底地形、水域邊界對波浪傳播的影響又極為重要,產(chǎn)生的波浪繞射、反射等現(xiàn)象對工程有著顯著的影響。所以,應當建立淺水波浪與物體作用的數(shù)值模型,在對近岸、港口水域波浪傳播進行有效模擬的同時,對體現(xiàn)近岸、港口工程特殊性的橢圓余弦波與物體的作用進行系統(tǒng)的研究,深入地揭示橢圓余弦波非線性在其中的影響。所建模型應當滿足三方面的基本要求:（1）能準確地模擬近岸水域中各種非線性波浪,包括橢圓余弦波及一定水深范圍內(nèi)的Stokes波;（2）能準確地對水底地形變化的水域進行計算;（3）能準確地在曲邊界上進行求解。鑒于此,一方面,本文利用有限元法建立了一個以Beji和Nadaoka的改進型Boussinesq方程為控制方程的淺水波浪傳播及其與固定直立物體作用的數(shù)值模型。模型中,重點改進了曲邊界的處理方法,使全反射邊界條件在曲邊界上得到精確的滿足。測試顯示本模型能準確模擬不同形態(tài)的非線性波浪,并能對地形變化和曲邊界問題進行準確的計算。利用該模型,本文進一步系統(tǒng)地... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１海上風機上波浪爬高的示意??

Ｆｉｇ．?２．１?Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｖａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｎｏｉｄａｌ?ｗａｖｅｓ??７＇和；７丨、％、％的關(guān)系如圖２．１所示，并設如下參數(shù)??ｒｉ＼￣ｒ］ｉ?￣￣７￣ａ?（２．１０）??ａ??ｒｉ＇ｉ－＾＝Ｐ?（２．１１）??ｒｊ＇－ｒｊ＇２＝Ｓ?（２．１２）??將式（２．１０）、（２．１１）和（２．１２）代入式（２．８）可得??告＝土抑－項Ｓ?＋灼?（２．１３）??ＱＸ??此處的“±”表示一個波浪周期中兩個不同的半個周期，當前，可只考慮前半個周期以??對推導進行簡化，故只取??＾?＝?－＾ａ－Ｓ）Ｓ（Ｓ?＋?＾）?（２．１４）??ｄｘ??設ａ?ｃｏｓ２沒，代入式（２．１４）可得??＾?＝?—?ｙ］ａ?ｃｏｓ２?６－ｖ?ｐ?（２．１５）??Ａｘ?２??若令?ｍ２＝ｏ：／（ａ?＋?／？）?＝?（；７丨’一?；７；）／（；７丨’一?；７】）（可見?０＜ｍ＜ｌ），進一步可得??迦匕兌攔＝丨１?（２．１６）??２?ｙ／ｌ－ｍ２?ｓｉｎ２?６??然后，對行積分??－１７－??

上述兩套方程分別含有一個參數(shù)，通過調(diào)整參數(shù)，方程的色散性會發(fā)生??很大的變化。通過計算比較，《＝－０．３９?（ｚａ＝－０．５３Ａ、ｐ＝０．２能使兩套方程分別達到??各自的最大色散精度，此時，兩方程對應的線性波波速如圖２．５所示�？梢钥吹�，通過??改進色散性，兩套方程都能在更大范圍內(nèi)對線性波速進行較準確的計算，在Ｗ＜３?Ｗ／Ｌ??＜０．４８）的范圍內(nèi)兩套方程的色散性基本相當，都能保證方程計算波浪的有效性。??０?８．??－〇?０?６?？??－〇．４?－?＇＇？？．???一階Ｓｔｏｋｅｓ波??—一?Ｐｅｒｅｇｒｉｎｅ??０．２?－????Ｂｅｊｉ?？??－－－－?Ｎｏｗｇｕ??〇〇０?１２?３?４?５??ｋｄ??圖２．５不同Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程計算的線性波波速比較??Ｆｉｇ．?２．５?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｌｉｎｅａｒ?ｗａｖｅ?ｓｐｅｅｄｓ?ｆｒｏｍ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ??Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ－ｔｙｐｅ?ｅｑｕａｔｉｏｎｓ??－２６－??

【參考文獻】：
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本文編號：3336640