非線性波波相互作用的數(shù)值模擬.pdf

1、人們對河口海岸水域波浪傳播過程中的多種現(xiàn)象都已進行了大量研究，相對來說，對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、相對水深比較大的水域中的波浪傳播變形規(guī)律。對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，由兩個不同頻率的波浪組成的波列產(chǎn)生的差頻效應與和頻效應，對于防波堤的穩(wěn)定、岸灘上泥沙的輸運和港口中系泊船舶的運動都具有非常重要的影響；

2、在斜坡地形上，兩個波數(shù)相近、波向不同的自由波還會激發(fā)出邊緣波。還有，約束波又會把能量傳給自由波，從而發(fā)生三波共振，而這一現(xiàn)象對海岸建筑物和船舶錨鏈的設計非常重要。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，使計算程序能長時間地穩(wěn)定地運

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，將計算得到的波面數(shù)值解與理論解進行比較，發(fā)現(xiàn)二者相當吻合，從而說明完善后的數(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，利用物理模型實驗驗證完善后的數(shù)值模型。通過與物理模型實驗值的比較，說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逆流的相互作用。