第三章波浪与波浪载荷第一节概述.docx

第三章波浪与波浪载荷第一节概述.docx第三章波浪与波浪载荷
第一节概述
一有关坐标系和特征参数
1坐标系的建立
2波浪要素
波峰；波谷，波高，波长，周期，圆频率
无量纲参数：波陡（H / L）,相对波高（H /d）,相对水深（ML）
3波浪要素的统计分布规律
•第三章波浪与波浪载荷
第一节概述
一有关坐标系和特征参数
1坐标系的建立
2波浪要素
波峰；波谷，波高，波长，周期，圆频率
无量纲参数：波陡（H / L）,相对波高（H /d）,相对水深（ML）
3波浪要素的统计分布规律
•平均波高
•部分大波平均波高H 1常用的有H |和H no
P 3
•波列累积率F%的波高
•波高与周期联合分布
4我国各海域大浪分布规律
重力波：
产生原因：风
地 震
气压变化
重力、科式力
风浪和涌浪及近岸波（海浪）
海 啸
海面震荡
潮 波
三、波浪理论
1规则波浪理论（对单一波浪的研究） 线性波浪理论（微幅波、Airy波、正弦波） 非线性波浪理论（有限振幅波）
S tokes波浪理论；孤立波浪理论；椭圆余弦波浪理论。
2随机波浪理论（对过程的研究）
谱描述理论
第二节线性波浪理论
--、基本方程和边界条件
假设：流体是理想均匀的，不可压缩的，无粘性的理想流体，其运动是无旋的。
从以上假设有：
n 0: RotV 0
It
Tix « : TJ v ： IT
w
Rotv
1"z y
i
V /
~\u
/ T
. V W
V 1" z T
算子： • Tpc i
'j
yhuk
TV
速度势
:将矢量函数
U写成某个标量
函数的剃度，即
u • 1 i 1 J -} k
TX TV T
基本方程
连续方程]")°
it
动力学方程df尸I 1叩
dt
~\ 1(M 2 V 2 W2) P I Pat
其 L agrange 积分：~\t gz 0
Pat为大气压力。
2边界条件
1）动力学边界条件
1 1(M 2
v w ) g 0
(1)
辛 2
2 2
海底：w *
z ]d
(2)
海面：v
1 11 11
z ~\t
(3)
yc yc
TV寸
从上述方程中可看出，部分条件是非线性的。
3边界条件的线性化
1）动力边界的线性化
分成两步进行，首先将（1）式动能部分忽略,
然后将其展开,
得到:
(4)
2）运动边界条件线性化
(5)
z0 0
对(3)式进行线性化，得到：1
W
将(4) (5)两式组合起来，得到：2n
+ 2
¥
、二维行进波的速度势
由于以上的方程组无法直接解出，故只能假设波面后求解。
假设波剖面为规则的余弦曲线
式中k=2/L, = 2 / T：
由线性化的动力边界条件(4)式知： 2C°s("")
(Zj%/) ，(z)sin(Ax 11)
将速度势表达式带入连续方程可求出A(z)表达式
1当水深无穷大时
得到如下关系式：
(z, x, f) gH2 sin(丘 1 t)
2 /2
Lo gLo
Co T
gT
2
2当水深为有限时
(z