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浅水非线性不规则波传播数值模拟

王爽  
【摘要】:本文根据缓变水深、水位、流场波浪传播非线性模型,建立基于离散谱方法的不规则波传播联合折射、绕射数学模型和模拟谱及其参数分析算法。同时采用折射理论解、线性和非线性模式等三种模型模拟不规则波二维方向频率谱、一维频率谱和以有效波高、平均周期为特征波要素的规则波等三种类型波浪的传播变形。提供不规则波传播变形二维谱及其谱参数(主波向及平均波向、峰频及谱峰值、谱宽度、平均周期、平均波长、平均波峰长度及三维性指标等等),不规则波一维频率谱及其谱参数和规则波变形的波高、波向模拟值。 本文采用三种方法计算平均波向、四种方法计算平均波长并进行比较分析。综合分析比较表明不同数学模型、不同波浪类型模拟结果存在明显差异,尤其在相对水深较浅的水域差异更显著。单纯折射模型模拟结果误差较大,表明采用不规则波方法研究海浪传播的必要性。


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