极限波浪推算方法与波浪传播的数值模拟

摘要

根据港口、海岸及近海工程建设的需求，建立了一种抛物型缓坡方程与Boussinesq方程嵌套应用数学模型，对近海工程中波浪传播进行模拟。同时分析对比了几种国内外常用重现期统计分析方法(如PIII曲线、耿贝尔分布、威布尔分布等)。 在分析对比几种重现期推算方法时，指出了各种方法存在的利弊，针对威布尔分布提出了相关回归分析的求解方法，方法简单实用。 采用适用于较大角度传播的基本方程建立抛物型缓坡方程模型，同时引入底摩阻项，较好的考虑了底摩阻损失。 Boussinesq 方程模型的建立，增加了波能消耗项，在边界和障碍物处以Preiddman 提出的孔隙率消波法进行消波处理，不同地形不同障碍物的不同反射率特性可通过设立不同个数，不同组合的孔隙率消波层实现。模型能够较为精确地模拟波浪的浅水变形、折射、绕射、反射及其综合影响，本模型适用于中等水深和缓变地形。 通过实例应用，证明上述模型的嵌套应用可互为补充，且在大小范围均可得到较为精确的模拟结果。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2波浪重现期推算方法

1.2.1皮尔逊Ⅲ型曲线

1.2.2耿贝尔分布

1.2.3威布尔分布

1.3波浪传播的缓坡方程模型

1.3.1缓坡方程模型

1.3.2缓坡方程模型的改进

1.4波浪传播的Boussinesq方程模型

1.4.1 Boussinesq方程模型

1.4.2 Boussinesq方程模型的改进

1.5本文的研究内容和方法

第二章 极限波浪推算方法应用研究

2.1皮尔逊Ⅲ型曲线法

2.1.1基本理论

2.1.2 PⅢ适线计算结果

2.2耿贝尔分布

2.2.1基本理论

2.2.2计算结果

2.3威布尔分布

2.3.1基本理论及计算步骤

2.3.2计算结果

2.4各推算方法的分析比较

第三章 抛物型缓坡方程的应用研究

3.1抛物型缓坡方程基本原理和应用处理

3.1.1基本方程

3.1.2边界条件的处理

3.1.3底摩阻的处理

3.1.4波浪破碎的处理

3.1.5障碍物后边界的处理

3.1.6海浪谱的选取

3.1.7海浪谱的离散

3.1.8波高的确定

3.2应用实例

3.3 小结

第四章 Boussinesq方程的应用研究

4.1 Boussinesq方程基本原理和应用处理

4.1.1基本方程

4.1.2底摩阻的处理

4.1.3边界条件的处理

4.2 Boussinesq方程的应用实例

4.3 小结

第五章 结论与展望

5.1本文的主要结论

5.2展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

附录

致谢