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海洋工程 2022年第6期40卷 41-50页

作者：邹文峰王平刘忠波房克照孙家文张宁川大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 国家海洋环境监测中心国家环境保护海洋生态环境整治修复重点实验室辽宁大连116023 大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

Liu等[1]给出的最高导数为2的双层boussinesq水波方程具有较好的色散性和非线性,基于该方程建立了有限差分法的三维波浪数值模型。在矩形网格上对方程进行了空间离散,采用高阶导数近似方程中的时、空项,时间积分采用混合4阶Adams-Bashfo... 详细信息

Liu等[1]给出的最高导数为2的双层boussinesq水波方程具有较好的色散性和非线性,基于该方程建立了有限差分法的三维波浪数值模型。在矩形网格上对方程进行了空间离散,采用高阶导数近似方程中的时、空项,时间积分采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton的预报—校正格式。模拟了深水条件下的规则波传播过程,计算波面与解析结果吻合较好,反映出数值模型能很好地刻画波面过程及波面处的速度变化;在kh=2π条件下可较为准确获得沿水深分布的水平和垂向速度,这与理论分析结果一致。最后,利用数值模型计算了规则波在三维特征地形上的传播变形,数值结果和试验数据吻合较好;高阶非线性项会对波浪数值结果产生一定的影响,当波浪非线性增强,水深减少将产生更多的高次谐波。建立的双层boussinesq模型对强非线性波浪的演化具有较好的模拟精度。

关键词：波浪三维数值模型有限差分法非线性双层boussinesq方程

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双层boussinesq水波方程（英文）

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船舶力学 2015年第9期19卷 1072-1084页

作者：刘忠波房克照吕林大连海事大学交通运输管理学院辽宁大连116026 长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室长沙410076 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

从Laplace方程出发,推导了一组适应于波浪在非平整地形上传播的双层boussinesq水波方程,方程以双层水深积分平均速度表达且具有二阶全非线性特征。通过在动量方程中引入高阶色散项和非线性项进一步提高了方程的色散性和非线性性能。常... 详细信息

从Laplace方程出发,推导了一组适应于波浪在非平整地形上传播的双层boussinesq水波方程,方程以双层水深积分平均速度表达且具有二阶全非线性特征。通过在动量方程中引入高阶色散项和非线性项进一步提高了方程的色散性和非线性性能。常水深情况下,分析了方程的色散关系和二阶波幅传递函数,并与Stokes解析解进行了比较。结果表明,在0.3%误差下方程可适用水深达kh≈6,在此水深范围内二阶波幅传递函数误差在10%以内。在非交错网格下,建立了基于有限差分方法和混合4阶Adams-Bashforth-Moulton时间积分格式的一维数值模型,模拟了波浪在潜堤上的传播变形,并与实验结果进行了对比,吻合程度较好。

关键词：双层boussinesq方程色散性非线性

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深水聚焦波群的双层boussinesq数值模拟

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船舶力学 2022年第9期26卷 1268-1277页

作者：刘必劲张振伟刘忠波浙江大学海南研究院海南三亚572025 厦门理工学院土木工程与建筑学院福建厦门361024 大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116024

相位聚焦是生成聚焦大浪的一种常见方式,在生成强非线性大浪的演化过程中,不同频率波浪间的非线性相互作用扮演重要角色。精确模拟波面演化和大浪波峰值下的速度场,要求数值模型必须具有足够精确的线性、非线性性能以及速度分布特征。为... 详细信息

相位聚焦是生成聚焦大浪的一种常见方式,在生成强非线性大浪的演化过程中,不同频率波浪间的非线性相互作用扮演重要角色。精确模拟波面演化和大浪波峰值下的速度场,要求数值模型必须具有足够精确的线性、非线性性能以及速度分布特征。为此,基于双层boussinesq方程建立了深水聚焦波的数值计算模型。首先针对深水线性波群进行数值模拟,并将数值结果与一阶Stokes波解析结果进行了比较,二者吻合很好,表明数值模型具有较好的色散性能;其次,对Baldock等开展的聚焦波物理模型试验进行数值模拟,并将聚焦位置处波面位移和沿水深分布的水平速度计算值与相应的模型试验结果进行比较,二者吻合程度良好,说明数值模型具有较精确的非线性和速度分布特性;最后计算了聚焦波峰面和波峰面处的水平速度随线性聚焦波幅以及线性聚焦位置的变化。结果表明,伴随线性聚焦波幅的增大,非线性聚焦波面和波峰面处的水平速度均呈现非线性增长趋势,而不同线性聚焦位置对聚焦波峰面和波峰面处的水平速度产生较大的影响,但其对局部最大波峰面的传播速度影响较小。

关键词：双层boussinesq方程波面位移速度分布聚焦波群

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双层boussinesq模型非线性波浪模拟研究

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水道港口 2021年第5期42卷 614-622页

作者：饶永红刘忠波梁书秀李欣中国人民解放军91053部队青岛266100 大连海事大学交通运输工程学院大连116026 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116023

高精度模拟波浪在潜堤上的传播演变过程,要求数学模型具有优良的色散性、变浅性和非线性。为了考察双层boussinesq方程模型模拟强非线性问题的精度,针对1:4潜堤上非线性较强的非破碎波传播变形开展了数值模拟研究,并设计了物理模型试验... 详细信息

高精度模拟波浪在潜堤上的传播演变过程,要求数学模型具有优良的色散性、变浅性和非线性。为了考察双层boussinesq方程模型模拟强非线性问题的精度,针对1:4潜堤上非线性较强的非破碎波传播变形开展了数值模拟研究,并设计了物理模型试验,确定了强非线性工况。数值模型求解利用预报-校正的有限差分法,时间差分格式采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式。将计算得到的波面位移、波浪水平速度、垂向速度与对应的试验数据比较,两者的吻合程度较高,展示出双层boussinesq方程模型具有优良的线性与非线性性能。根据模拟结果分析了潜堤浅水中的波高与水深比,范围在0.539~0.599,属于非破碎、强非线性波浪,这表明双层boussinesq方程模型可以胜任不破碎强非线性波的模拟。

关键词：双层boussinesq方程数值模拟试验模拟波面位移水平速度垂向速度

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