畸形波生成過(guò)程中波群特性分析.pdf

1、畸形波是指海面上波高超過(guò)兩倍有效波高的特大波浪，其波峰尖陡，能量高度集中，破壞力極強(qiáng)，是造成海上巨輪失事以及海上建筑物破壞的重要原因。雖然學(xué)者們對(duì)畸形波開(kāi)展了大量的模擬研究，也取得了一定成果，但大多數(shù)都是基于不同相位的組成波在特定位置發(fā)生聚焦的機(jī)制，這不符合實(shí)際海面上的隨機(jī)波浪條件。此外，研究表明隨機(jī)波列中畸形波的生成與波群的演化和發(fā)展存在一定的關(guān)系，但目前卻鮮有研究對(duì)此展開(kāi)定量分析。因此，本文通過(guò)改變Benjamin-Feir參數(shù)調(diào)整

2、波列的不穩(wěn)定性，分別對(duì)單向和多向不穩(wěn)定隨機(jī)波列中的畸形波進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M，基于小波變換，分析了畸形波生成過(guò)程中波群的演化和特性，并在此基礎(chǔ)上對(duì)畸形波的生成機(jī)理進(jìn)行了討論和探究。
　　本文首先闡述了國(guó)內(nèi)外畸形波的研究現(xiàn)狀和波群的分析方法，并介紹了小波變換的基本概念以及小波能譜和小波能量過(guò)程線，同時(shí)定義了新的波群參數(shù):群高參數(shù)GFw與群長(zhǎng)參數(shù)GLW。對(duì)二維和三維不穩(wěn)定隨機(jī)波浪進(jìn)行了模擬研究，分析并比較了單向和多向不規(guī)則波列中畸形波以及波

3、群的演化過(guò)程，并分析了BFI（BFI=√2/(2Δf/fp)）、方向分布以及相對(duì)水深等因素對(duì)波群特性和峰度因子的影響。分析結(jié)果表明:1.單向不規(guī)則波列中畸形波的演化與波群的調(diào)制和解調(diào)制有關(guān)，其生成機(jī)理主要是波列自身的不穩(wěn)定性引起的自聚焦和非線性作用。2.群高參數(shù)GFW可以很好地反應(yīng)出波列的不穩(wěn)定性，波列越不穩(wěn)定（BFI越大），GFW就越大，而且伴隨波列的傳播和演化，GFW增大的趨勢(shì)越顯著。3.多向不規(guī)則波列中畸形波的生成機(jī)理不同于單向波

4、列，波列的不穩(wěn)定性減弱，而不同方向波浪之間的空間能量匯聚起到了重要作用。4.方向分布、BFI以及相對(duì)水深等因素對(duì)波列的群性具有比較大的影響。當(dāng)方向分布較寬時(shí)，波列的不穩(wěn)定性受到抑制，GFW沿程變化很小，BFI的影響也不明顯;而當(dāng)方向分布變窄時(shí)，GFW沿程逐漸增大，且方向分布越窄，GFW增大的趨勢(shì)越明顯。同時(shí)，隨著方向集中度的增大，BFI的影響也越來(lái)越顯著，BFI較大的組次GFW增長(zhǎng)的更快。此外，相對(duì)水深變淺也會(huì)抑制波列的不穩(wěn)定性，GFW