深海非線性長峰波的模擬及統(tǒng)計(jì)特性研究.pdf

1、當(dāng)今中國正在逐步向深海發(fā)展。真實(shí)海洋中的隨機(jī)波浪可能在傳播過程中演化成非線性很強(qiáng)的波。工程上非常關(guān)注這種非線性波峰(谷)的高度和波峰(谷)處流體質(zhì)點(diǎn)的速度。
　　本文暫不考慮深水隨機(jī)波浪的方向隨機(jī)性，以深水長峰波為研究對象，利用深水Green-Naghdi(GN)模型對長峰波進(jìn)行模擬。
　　1)在對強(qiáng)非線性不規(guī)則波的模擬中，發(fā)現(xiàn)選擇在選定了特征波數(shù)后，GN模型的級別對結(jié)果有影響，它到速度假設(shè)對流場速度垂向結(jié)構(gòu)的描述能力，更高

2、級別的GN模型，其描述能力越強(qiáng)。而采用第3級別的GN模型能夠?qū)τ辛x波高達(dá)10 m的強(qiáng)非線性不規(guī)則波1.25小時(shí)的波面歷程給出較好的結(jié)果，計(jì)算用時(shí)約1小時(shí)。本文經(jīng)過研究還發(fā)現(xiàn)選擇譜能量中間值所對應(yīng)的波數(shù)為特征波數(shù)時(shí)，模擬效果最好。
　　2)本文對于波-波相互作用的研究以模擬中等非線性規(guī)則波群的演化傳播問題展開。通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對比的方法對GN模型模擬該問題的能力進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，深水GN模型能夠模擬規(guī)則波群演化時(shí)出現(xiàn)的波包分離

3、和非線性增強(qiáng)等現(xiàn)象，而且在波群演化的過程中有高達(dá)兩倍初始波陡的強(qiáng)非線性波出現(xiàn)。
　　3)最后，本文利用第3級別的GN(GN-3)模型多次模擬了以ITTC雙參數(shù)譜為輸入譜的長峰波，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇了三級到九級海況下具有代表性的有義波高和特征周期的組合作為相應(yīng)海況下輸入譜的參數(shù)。通過對大量波浪數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，得到了相應(yīng)海況下波峰(谷)高度和波峰(谷)處流體質(zhì)點(diǎn)速度的統(tǒng)計(jì)分布并與基于線性理論的假設(shè)下得到的瑞利分布進(jìn)行比較。結(jié)果表明，海