非線性波波相互作用的數(shù)值模擬.pdf

1、人們對(duì)河口海岸水域波浪傳播過(guò)程中的多種現(xiàn)象都已進(jìn)行了大量研究，相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)其中的非線性相互作用的研究還不太充分。Stokes波理論多適合研究等水深的、相對(duì)水深比較大的水域中的波浪傳播變形規(guī)律。對(duì)變水深水域中非線性波相互作用的研究，卻還不多見，而研究河口海岸水域波浪的非線性相互作用具有十分重要的意義。例如，由兩個(gè)不同頻率的波浪組成的波列產(chǎn)生的差頻效應(yīng)與和頻效應(yīng)，對(duì)于防波堤的穩(wěn)定、岸灘上泥沙的輸運(yùn)和港口中系泊船舶的運(yùn)動(dòng)都具有非常重要的影響；

2、在斜坡地形上，兩個(gè)波數(shù)相近、波向不同的自由波還會(huì)激發(fā)出邊緣波。還有，約束波又會(huì)把能量傳給自由波，從而發(fā)生三波共振，而這一現(xiàn)象對(duì)海岸建筑物和船舶錨鏈的設(shè)計(jì)非常重要。Boussinesq型方程是非線性方程，是模擬近岸水域中非線性波傳播的強(qiáng)有力工具。因此，本文利用新型Boussinesq型方程波浪模型研究非線性波波相互作用的問(wèn)題。首先，本文完善了基于新型Boussinesq型方程所建立的非線性波傳播的數(shù)值模擬模型，使計(jì)算程序能長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定地運(yùn)

3、行，從而，使得模型能夠更有效地模擬波列(包括單頻波)的傳播。其次，數(shù)值模擬等水深水域雙頻波的傳播，將計(jì)算得到的波面數(shù)值解與理論解進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者相當(dāng)吻合，從而說(shuō)明完善后的數(shù)值模型能夠正確模擬雙頻波在等水深水域的傳播變形，并討論了非線性波波相互作用。再次，在變水深水域，利用物理模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證完善后的數(shù)值模型。通過(guò)與物理模型實(shí)驗(yàn)值的比較，說(shuō)明模型能夠正確地模擬單頻波和雙頻波在變水深水域中的傳播變形。最后，數(shù)值模擬了雙頻波與強(qiáng)逆流的相互作用。