深海非線性長(zhǎng)峰波的模擬及統(tǒng)計(jì)特性研究.pdf

1、當(dāng)今中國(guó)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(guò)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(zhǎng)峰波為研究對(duì)象，利用深水Green-Naghdi(GN)模型對(duì)長(zhǎng)峰波進(jìn)行模擬。
　　1)在對(duì)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(jí)別對(duì)結(jié)果有影響，它到速度假設(shè)對(duì)流場(chǎng)速度垂向結(jié)構(gòu)的描述能力，更高

2、級(jí)別的GN模型，其描述能力越強(qiáng)。而采用第3級(jí)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(guò)研究還發(fā)現(xiàn)選擇譜能量中間值所對(duì)應(yīng)的波數(shù)為特征波數(shù)時(shí)，模擬效果最好。
　　2)本文對(duì)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(wèn)題展開(kāi)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)比的方法對(duì)GN模型模擬該問(wèn)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(guò)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(jí)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(zhǎng)峰波，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇了三級(jí)到九級(jí)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(guò)對(duì)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