潜式水平薄板对波浪的非线性散射特性研究

摘要

本文采用实验和理论的方法研究了强非线性(非破碎与破碎波)情况下,波浪与水平薄板作用的非线性散射特性。
　　 理论方面,基于势流理论采用特征值展开方法研究了线性问题。研究结果表明,反射系数的最大值(透射系数的最小值)出现在B/L1=0.5附近。(B为水平板长度,L1为水平板上方的波长)。
　　 实验方面,研究了水平板处于三个不同淹没深度下破碎与非破碎波的散射特性。采用5阶数据拟合(Data fitting method)和快速傅里叶变换(FFT)两种不同的方法计算每阶波幅、相位以及反射和透射系数。一阶分析表明,在淹没深度较大波浪没有破碎的情况下,反射系数的最大值(一阶透射系数的最小值)出现在B/L1=0.5附近。当淹没深度较小波浪发生破碎时,反射系数分别在B/L1=0.6、B/L1=1.0出现极大值。二阶分析表明,波浪没有破碎时,二阶自由波透射系数的最大值也出现在B/L1=0.5附近。二阶锁定波透射系数比二阶自由波透射系数小。当波浪破碎时,二阶自由波透射系数随水平板淹没深度的减小而减小。在这种情况下,数据拟合结果和FFT的结果存在一些差异。能量分析表明,当波浪没有破碎时,70％以上的入射波能量会转移到一阶反射、一阶透射和二阶透射上。当波浪发生翻滚破碎时,15％以上的入射波能量会被耗散。当波浪发生插入破碎和碰撞破碎时,40％以上的入射波能量会被耗散。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及目的

1.2 研究状况

1.3 本文的主要研究工作

第2章 理论分析

2.1 理论公式

2.2 解析解

2.3 反射系数和透射系数

2.4 理论分析结果

第3章 实验数据分析方法

3.1 实验设置与工况描述

3.2 分析数据的选择

3.3 实验数据分析方法

3.3.1 最小二乘法拟合数据(Least square method)

3.3.2 快速傅里叶变换(FFT)

3.3.3 数据拟合结果和FFT结果对比

3.4 波浪的反射和透射系数

3.4.1 反射系数

3.4.2 透射系数

第4章 结果与讨论

4.1 反射与透射系数的分析

4.1.1 非破碎波

4.1.2 破碎波

4.2 能量分析

4.2.1 非破碎波

4.2.2 破碎波

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文

附录B 实验工况表

附录C 数据拟合结果

附录D 快速傅里叶变换结果