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《一種新型的數(shù)值模擬近岸波浪的動(dòng)譜平衡方程模型》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第46卷第1期2001年1月考五敘簡(jiǎn)手及科一種新型的數(shù)值模擬近岸波浪的動(dòng)譜平衡方程模型嚴(yán)以新徐福敏茅麗華.,.一(河海大學(xué)海岸及Em:wP@j海洋工程研究所南京lZo98ialIOnilnecom)摘要簡(jiǎn)述波浪數(shù)值推算的幾種模型,對(duì)動(dòng)譜密度平衡方程模型的源項(xiàng)、數(shù)值造波和邊界條件的處理方法進(jìn)行研究,在源項(xiàng)中不僅包括非線(xiàn)性四相波相互作用,還引進(jìn)非線(xiàn)性三相波相互作用,數(shù)值模擬波浪在近岸運(yùn)動(dòng)機(jī)理.與Bousinesq方程和緩坡方程進(jìn)行了分析比較;數(shù)值計(jì)算了海安灣有效波高及平均波周期場(chǎng)分布,在非定常情形下以數(shù)值試驗(yàn)?zāi)M了計(jì)算域內(nèi)流速和水位變化對(duì)風(fēng)浪要素的影響,討論了模型
2、將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì).關(guān)鍵詞動(dòng)譜密度平衡方程數(shù)值造波四相波相互作用三相波相互作用Bousinesq方程緩坡方程預(yù)報(bào)波浪的二維數(shù)值模型目前可分為經(jīng)典的射合當(dāng)今最新波浪理論研究成果的SWAN模型,系統(tǒng)線(xiàn)理論、緩坡方程(橢圓型、拋物型和雙曲型)、地研究動(dòng)譜平衡方程模型在模擬近岸波浪運(yùn)動(dòng)方面.Boussinesq方程和能量平衡方程.Boussinesq方程為的應(yīng)用對(duì)波浪能量輸入、損耗及非線(xiàn)性相互作用項(xiàng)平面二維非線(xiàn)性淺水波方程,包括波浪的淺水變形、進(jìn)行合理確定,在非線(xiàn)性項(xiàng)中引人波浪的三相波相、,-.折射繞射和反射等機(jī)理其中較為著名的ePer互作用在定常及非定常情況下對(duì)風(fēng)浪、涌
3、浪或混合,,grine川和Abbott[2]推導(dǎo)的Boussinesq方程只能適用于浪進(jìn)行數(shù)值造波闡述水域邊界條件的確定方法數(shù).,Dz乙蕊022的情況Madsen[,]對(duì)Boussinesq方程的色、值模擬近岸波浪要素(波高波周期)隨時(shí)間和地點(diǎn)的.散項(xiàng)進(jìn)行修正使其適用于DL/鑒05情形,Nowgn哄變化規(guī)律.aaoal、Beji和Ndk,]張永剛16]重新對(duì)Boussinesq方程1進(jìn)行推導(dǎo)得到各自模式.Berko護(hù)71在線(xiàn)性理論中引人動(dòng)譜平衡方程,,地形緩變小參量,采用攝動(dòng)法得到最早的緩坡方程,以二維動(dòng)譜密度表示隨機(jī)波因?yàn)樵诹鲌?chǎng)中動(dòng),,,,譜密度守恒而能譜密
4、度不守恒動(dòng)譜密度N(氏印為其理論屬于線(xiàn)性范疇描述單頻率波浪傳播運(yùn)動(dòng)橢,圓型緩坡方程可模、、能譜密度(E氏0)與相對(duì)頻率6之比N(氏e)隨時(shí)間和擬波浪的折射繞射反射和淺..,aerl`]r水變形適用于很小水域Rdd和Kiby[9]忽略波空間而變化,,,DalyrmlPe和在Caretisan坐標(biāo)系下動(dòng)譜平衡方程可表示為浪反射作用得到拋物型緩坡方程,yl’”l十,+。、+。+。iKbr對(duì)其改進(jìn)使其適用于較大角度的人射拋物、。、、。、。、·.孚李孚奧具尊型緩坡方程適用于較大水域,能量平衡方程預(yù)報(bào)近dtd丫d〕dad口。,岸風(fēng)浪起始于50年代后期sWAMPGroup[
5、川將適用;方程左邊第l項(xiàng)為N隨時(shí)間的變化率第2和3項(xiàng)表于深海的相平均譜波浪模型進(jìn)行改進(jìn),使其適用于示動(dòng)譜密度在地理坐標(biāo)空間x和y方向上的傳播;近岸及沿岸風(fēng)浪預(yù)報(bào).oTlman【’2]提出了基于動(dòng)譜平第4項(xiàng)表示由于流場(chǎng)和水深所引起的動(dòng)譜密度N在衡方程的WAVEWrAI,CH第3代波浪預(yù)報(bào)模型;·相對(duì)頻率a空間的變化;第5項(xiàng)表示動(dòng)譜密度在譜七五I’3〕期間青島海洋大學(xué)等單位也進(jìn)行了海浪數(shù),,,分布方向e空間(即譜方向分布范圍)的傳播亦即水:RisHolthuijsen和Booij[’4’5]值預(yù)報(bào)研究總結(jié)歷年來(lái)深及流場(chǎng)變化引起的折射.方程右邊的S代表以譜密、,波浪
6、能量輸人損耗及轉(zhuǎn)換的研究成果提出并發(fā)展,、、度表示的源匯項(xiàng)包括風(fēng)能輸人波與波之間非線(xiàn)性了適用于海岸湖泊及河口地區(qū)的SWAN第3代淺、、相互作用和由于底摩擦白浪破碎等引起的能量,、水波浪數(shù)值預(yù)報(bào)模型全面合理地考慮了波浪淺化;,,C6C。x,,、、、、損耗xC幾和分別代表在y叮和0空間的折射底摩擦破碎白浪風(fēng)能輸人及波浪非線(xiàn)性:效應(yīng).波浪傳播速度`,,,_lZ6k,dx「kd1目前國(guó)內(nèi)利用動(dòng)譜平衡方程數(shù)值模擬海岸河_,_C二=一11+l十Usn“,—dt2Lih(Zkd)」無(wú)口區(qū)域波浪場(chǎng)的研究還處于探索階段本文基于綜——WWW.80lChina.C0m考或敘第46卷
7、第1期2001年1月科簡(jiǎn)手及.。dyl[,.2材lak,,,周期分布.,七”=二一1十}十u.:、—dt2sinh(Zkz本文動(dòng)譜平衡方程模型(i)適用于深水過(guò)渡Lkd)J—;、··,(il)模型包括能量輸人_d6aJadUv`一c,、水深和淺水情形損耗和非C。=二—十,一—dtad—at)甕線(xiàn)性相互作用機(jī)理源項(xiàng)的處理應(yīng)用當(dāng)今海浪研究,·“·,d0dt了ad最新成果尤其在非線(xiàn)性項(xiàng)中加人三相波相互作用C口一一一耳竺絲,能;k氣日d日m器)項(xiàng)合理模擬近岸波浪傳播的周期變化(in)將隨,二,,,U=,,機(jī)波浪以不規(guī)定譜型的方向譜表示更接近真實(shí)海其中k(kx稱(chēng))為波數(shù)
8、d為水深(xU磯)為流速;,:為沿,m
