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三维波浪在岛礁地形上传播特性的试验研究

魏建宇  
【摘要】:随着经济社会的发展以及资源开发的需要,在岛礁地形上修建建筑物的实例越来越多,因此波浪的传播特性也逐渐成为研究的重点。目前对二维条件下波浪在岛礁地形上的传播特性已经有较多的研究,实际中波浪是由不同方向、不同频率的波浪组成,对于三维波浪在岛礁地形上传播特性的研究目前还比较少见。本文总结了已有二维条件下波浪与斜坡地形相互作用的研究结果,将岛礁地形简化为具有1∶5斜坡以及水平礁坪段的地形,采用物理模型试验的研究方法,对规则波、不规则波以及多向波在该种地形上波浪的传播特性进行了系统地研究,提出了三维条件下的波浪破碎指标以及破碎后沿程波高波能衰减公式,将分析结果与二维结果进行对比,使得研究结果更符合实际需要。同时,对波浪破碎后频谱的变化进行了研究。对比分析了规则波、不规则波从深水传播至浅水过程中频谱的变化以及能量的迁移,分析了多向波浪频谱变化与其他单向波浪破碎后频谱变化的差别。研究了由波浪破碎引起的增减水变化情况,分析了增减水受入射波高以及入射周期的影响。对比分析了已有的究成果在计算最大增水值时的有效性,最后根据无量纲分析,拟合实测数据得到可用于计算最大增减水的经验公式。对于波浪由深水传播至浅水区波浪的波高分布进行了定量以及定性分析,给出了在该种地形条件下波浪波高分布的特点,同时对于波浪的非线性特性进行了研究。


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