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非均匀水流水域波浪的传播变形

力学学报 2007年第3期39卷 325-332页

作者：张洪生赵红军丁平兴缪国平上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030 华东师范大学河口海岸国家重点实验室上海200062

将两个不同的、考虑波流相互作用和能量耗散项的、依赖时间变化的双曲型缓坡方程分别化为一组等价的控制方程组,具体分析了底摩阻项对相对频率和波数矢的影响,从而选择了合适的数学模型．将所选择的缓坡方程化为依赖时间变化的抛物型方... 详细信息

将两个不同的、考虑波流相互作用和能量耗散项的、依赖时间变化的双曲型缓坡方程分别化为一组等价的控制方程组,具体分析了底摩阻项对相对频率和波数矢的影响,从而选择了合适的数学模型．将所选择的缓坡方程化为依赖时间变化的抛物型方程,并用ADI法进行数值求解,建立了缓变水深水域非均匀水流中波浪传播的数值模拟模型．通过和波流共线的解析解的比较,说明数值解和解析解相一致．结合Arthur(1950)水流这一经典算例,定量地讨论了考虑联合折射-绕射作用后的波数和仅考虑折射作用的波数的差别及其对波高分布的影响．在基本同样的条件下,本文的数值解与他人的计算结果一致．

关键词：缓坡方程波浪传播联合折射-绕射非均匀水流相对频率波数矢数值模拟

曲线坐标系下非均匀水流中波浪传播的数值模拟

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上海交通大学学报 2003年第8期37卷 1261-1265页

作者：张洪生丁平兴吴中缪国平上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030 华东师范大学河口海岸国家重点实验室上海200062 河海大学交通与海洋工程学院南京210024

利用自适应网格技术 ,建立了曲线坐标系下缓变水深水域非均匀水流中波浪传播的数值模拟模型 .将椭圆型非均匀水流中波浪传播的联合折射 -绕射方程化为依赖时间变化的抛物型方程 ,并以此作为控制方程 ,克服了一般抛物近似方法的缺点 ;从... 详细信息

利用自适应网格技术 ,建立了曲线坐标系下缓变水深水域非均匀水流中波浪传播的数值模拟模型 .将椭圆型非均匀水流中波浪传播的联合折射 -绕射方程化为依赖时间变化的抛物型方程 ,并以此作为控制方程 ,克服了一般抛物近似方法的缺点 ;从开边界条件、不同反射特性的固壁边界条件相统一的表达式出发 ,对边界条件进行处理 ;用 ADI法数值求解控制方程 .验证结果表明 ,模型能适应复杂的边界形状 ,可以较好地模拟复杂边界条件下波浪传播过程中的多种物理现象 ,克服了以往各种代数坐标变换的局限性 ,有效地反映了水流对波浪传播的影响 .模型的模拟结果可供实际工程参考使用 .

关键词：数值模拟曲线坐标系非均匀水流波浪传播

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非饱和土壤水流运动特征的显色示踪

长沙理工大学学报（自然科学版） 2013年第4期10卷 74-79,85页

作者：高云鹏盛丰唐泽华谢平英长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410004

为了研究非饱和土壤水流的运动特征,在原状土条件下运用碘-淀粉显色示踪方法,开展了6组入渗试验.通过对试验区域土壤水入渗分布的统计分析和土壤水深层渗漏量的计算,研究了土壤水流的非均匀流动与入渗水量和试验尺度之间的关系.研究结... 详细信息

为了研究非饱和土壤水流的运动特征,在原状土条件下运用碘-淀粉显色示踪方法,开展了6组入渗试验.通过对试验区域土壤水入渗分布的统计分析和土壤水深层渗漏量的计算,研究了土壤水流的非均匀流动与入渗水量和试验尺度之间的关系.研究结果表明,土壤水流运动表现出明显的非均匀特征;土壤水流运动的非均匀程度随着入渗水量的增大而表现出减小的趋势;土壤水流运动的非均匀程度随着试验尺度的增大而表现出增大的趋势;土壤水的深层渗漏率随着入渗水量和试验尺度的增大而呈非直线性增大.

关键词：碘-淀粉显色示踪方法入渗试验尺度非均匀水流深层渗漏率

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《力学学报》2007年分类目录

力学学报 2007年第6期39卷 I0001-I0007页

适合波流相互作用的多层Boussinesq方程

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适合波流相互作用的多层Boussinesq方程

作者：高森大连理工大学

学位级别：硕士

近海地区存在着波浪与各类水流,如潮流、沿岸流与裂流等。其中水流速度不仅在水平方向存在空间分布差异,同时在垂向上具有一定的垂向分布。水流的垂向分布导致波浪在不同水深处受到的水流影响不同,使波能沿水深分布发生变化,因此在海岸... 详细信息

近海地区存在着波浪与各类水流,如潮流、沿岸流与裂流等。其中水流速度不仅在水平方向存在空间分布差异,同时在垂向上具有一定的垂向分布。水流的垂向分布导致波浪在不同水深处受到的水流影响不同,使波能沿水深分布发生变化,因此在海岸工程设计与研究近海地形演化问题时,需要考虑水流垂向分布对波浪传播变形的影响。Boussinesq类方程可以针对任意水深处速度建立,且形式简单,拓展性强,因此本研究采用此类方程研究波浪与非均匀水流的相互作用。通过将以特定水深zα处速度uα表达的Boussinesq方程应用于波浪和水流共存情况,将单层方程扩展为多层方程,得到了可考虑波浪与沿水深非均匀水流相互作用的多层高阶Boussinesq方程,这一方程包括波流耦合方程和波流解耦方程两种形式,对以上方程采用有限差分方法进行数值求解。在色散性方面,所建立的多层方程的色散精度精确至O（μ4）,且可以通过优化模型层数和各层水深的方法将色散性进一步提升至近似到O（μ6）;在非线性方面,该方程在色散性精确至O（μ2）时具有完全非线性,而在色散性精确至O（μ4）时非线性精确至O（ε）。为验证本文建立的多层Boussinesq数值模型,数值模拟了若干纯波工况与波浪和均匀流相互作用工况。（1）在纯波工况方面,模拟常水深地形下波浪传播,将计算速度幅值剖面与理论解对比,以验证模型的速度剖面计算精度;模拟张晓莉[66]潜堤地以及与两种复杂地形[69][70]下波浪传播,将计算结果与实验值进行对比,以验证方程的色散性与非线性。（2）在波浪与均匀流相互作用工况方面,模拟常水深地形下波浪与均匀流共存,以验证模型数值稳定性;模拟Luth[71]潜堤地形下波浪与弱水流的相互作用,以及Chen[72]潜堤地形下波浪在逆波强水流作用下的阻塞。为应用本文模型计算波浪与非均匀水流的相互作用,数值模拟了若干波浪与具有给定垂向分布水流相互作用工况。分别对线性剪切流、指数剪切流以及Swan[74]实测剪切流流场中的波浪传播变形进行了计算,分析了以上水流对波长和波浪速度幅值垂向分布的影响。

关键词：波流相互作用多层Boussinesq方程非均匀水流波流耦合模型波流解耦模型

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一种推广的缓坡方程

海洋工程 2001年第1期19卷 24-31页

作者：潘军宁洪广文左其华南京水利科学研究院江苏南京210024 河海大学江苏南京210098

从流体力学基本方程出发 ,假定水流的涡量和垂向流速分量为小量 ,推导出考虑非均匀水流的推广的缓坡方程 ,该方程中包含了 2hh项和 ( hh) 2项。在方程中引入底摩擦项、风能输入项和非线性项 ,其中风能输入项的推导考虑了风浪与涌浪的... 详细信息

从流体力学基本方程出发 ,假定水流的涡量和垂向流速分量为小量 ,推导出考虑非均匀水流的推广的缓坡方程 ,该方程中包含了 2hh项和 ( hh) 2项。在方程中引入底摩擦项、风能输入项和非线性项 ,其中风能输入项的推导考虑了风浪与涌浪的区别 ,风浪情况依据青岛海洋大学的风浪成长经验关系 ,涌浪情况依据 Snyder等人的观测结果。经过上述推广后 ,得到综合考虑折射、绕射、反射、非均匀水流、底摩擦损耗、风能输入及波浪非线性的推广的缓坡方程。

关键词：波浪缓坡方程底摩擦风能输入非均匀水流风浪