兩層介質(zhì)有限水深下的內(nèi)波與浮體的相互作用.pdf

1、內(nèi)波對海洋工程技術(shù)，尤其是水下潛器，結(jié)構(gòu)物和建筑來說非常重要。內(nèi)波產(chǎn)生于諸如湖泊，峽灣或是河口等區(qū)域，這里鹽度和水溫沿著垂向變化導(dǎo)致海水密度變化從而產(chǎn)生海水分層，人們對內(nèi)波對水下施工/操作的影響非常感興趣；為了深入研究內(nèi)波現(xiàn)象，我們可以建立一個有兩層介質(zhì)的流體系統(tǒng)，每層介質(zhì)的密度是一定的。另外，內(nèi)波載荷（諸如附加質(zhì)量，阻尼系數(shù)和波浪力）對海洋或水下的結(jié)構(gòu)物，船舶和建筑物的先進(jìn)設(shè)計技術(shù)有著重要的影響。對于上層介質(zhì)有自由面的兩層介質(zhì)系統(tǒng)，由

2、于自由面和內(nèi)部界面的影響會存在兩種波浪傳播模型。格林函數(shù)是預(yù)測波浪向外傳播的重要工具，然而在兩層流體介質(zhì)模型中要用不同的方法來產(chǎn)生格林函數(shù)，對它們的使用也各不相同。本文的工作是推導(dǎo)三維無航速的振動點源的格林函數(shù)形式，用于兩層介質(zhì)有限水深下的波浪載荷預(yù)報。點源位于有限水深下任意層的介質(zhì)中。我們將利用奇異性方法來得到所需的格林函數(shù)。這個方法有個優(yōu)勢就是它用布置在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的多個奇異點來表示速度勢。經(jīng)驗表明，奇異性理論得到的方程系統(tǒng)具有很好地

3、收斂性，只需要少數(shù)幾個方程就能得到準(zhǔn)確的數(shù)值結(jié)果。通過這個方法我們得到了預(yù)報內(nèi)波特征的兩層介質(zhì)格林函數(shù)。最后，我們用格林函數(shù)和格林第二公式得到了解決許多水動力問題必需的邊界積分方程。通過邊界積分方程研究了相應(yīng)的格林函數(shù)對處于自由面上，交界面上或是完全浸沒在界面之下的浮體的應(yīng)用情況。這是通過計算浮體的輻射和繞射問題得到的。對單層介質(zhì)的算例的計算結(jié)果很好，如果將兩層介質(zhì)的性質(zhì)取為相同，結(jié)果與單層介質(zhì)下的算例相吻合。因此我們的格林函數(shù)對預(yù)報內(nèi)