浅水波

摘要： 本文通过解析方法求解了一类耦合的非线性浅水波方程并对所得解进行了讨论。研究了不同参数情况下方程解的行为,结论表明频散系数可明显影响浅水波方程的动力学。基于本文给出的方程,讨论了其在特殊参数下的一些拓展应用。本文的结论对浅水波方程有关性质的研究具有一定参考意义。

摘要： 在不同的介质中,波速的不同导致波的传播方向发生偏折.新教材中重新引入了"波的折射"的相关内容,并通过调整水的深浅来观察"波的折射"现象.因而就有必要建立波速v和水深h之间的关系,许多教师对如何推导二者之间的关系不甚了解,本文试图解决这一困惑.

摘要： 研究了一个模拟浅水波波动的改进双组分Camassa-Holm方程组,通过引入特征函数并结合方程组的结构与守恒律建立了新的爆破准则,并得到爆破时间的估计.

摘要： 应用基于势流理论的时域高阶边界元方法,建立一个完全非线性的三维数值波浪水槽,通过实时模拟推板造波运动的方式产生波浪。通过混合欧拉拉格朗日方法和四阶Runge-Kutta方法更新自由水面和造波板的瞬时位置。利用所建模型分别模拟了有限水深波和浅水波,与试验结果、相关文献结果和浅水理论结果吻合较好,且波浪能够稳定传播。系统地讨论造波板的运动圆频率、振幅和水深等对波浪传播和波浪特性的影响,并对波浪的非线性特性进行分析,研究发现造波板运动频率、运动振幅以及水深均将对波浪形态和波浪非线性产生显著影响。结果为真实水槽造波机的运动控制以及波浪生成试验提供了依据,便于实验室设置更合理的参数来准确模拟不同条件下的波浪。

摘要： 在水深较小,原泥面为斜坡岩基的场区建造护岸时,应重视护底块石的设计.波浪在护底块石的上方发生破碎,卷破波对护底块体产生沿海侧方向的拖拽作用,从而导致护底块石失稳并引起护面块体的滑动.结合某护岸加固工程的方案设计和物理模型试验成果,提出在护底设计中,应结合增加护底块石质量与增大原泥面糙率两种措施制定护底块石方案;有条件时可通过增加护底长度或埋深的方式设置护底.

摘要： 针对传统波浪水槽难以满足植物长期暴露于波浪环境的生理生化响应研究的实验瓶颈,本研究利用曲柄连杆机构研制了一套模拟植物长期暴露于浅水波环境的室内实验装置,用于探究盐沼植物长期暴露于波浪参数可控的浅水波中的生理生化响应过程.盐沼植物种植于3个流线型盒子中,植物部分淹没于实验水箱中,该装置可以带动植物在水平方向做速度为正弦函数的往复运动,模拟浅水波中水质点的相对运动.该实验装置精确度高、稳定性好,为用于生态护岸的盐沼植物长期暴露于浅水波环境中的生理生化响应研究提供了有效的实验工具.

摘要： 采用位移法和Lagrange坐标探索水跃问题.通过分析表明,在水平位移与竖向坐标无关的基本假定下,因垂直运动动能的存在,水跃不会是强间断,而是一个在间断面附近抖动的连续解,强间断是该连续解的极限.

摘要： 为精确模拟浅水波非线性演化过程中的动边界,提出一种基于位移的Hamilton变分原理,并进而导出一种基于位移的浅水方程(Shallow Water Equation based on Displacement,SWE-D).SWE-D以位移为基本未知量,可以精确满足动边界处的零水深要求并精确捕捉动态边界位置,且解具有协调性.在Hamilton变分原理的框架下,分别采用有限元和保辛积分算法对该浅水方程进行空间离散和时间积分,可有效地处理不平水底情况,保证对非线性演化进行长时间仿真的精度.数值算例表明该方法适用于浅水动边界问题的数值模拟.

摘要： 不同于传统流体力学,在Lagrange坐标下推导浅水波方程.若将水平位移作为基本变量,则推导出的浅水波数学模型可描述为固体力学的非线性大位移问题.运用不可压缩条件,通过变分原理推导出位移法浅水波方程,给出椭圆函数形式的行波解,并分析孤波解产生的条件,该基础研究建立了在分析结构力学中分析浅水波问题的理论基础,有利于进一步开展水动力学的研究.

摘要： 本文在Lagrange坐标系下推导了二维浅水波波浪破碎项.考虑水底不光滑引起的摩阻项.基于位移法浅水波理论构建了包含破碎项和摩阻项的浅水波数值模型.利用保辛算法和有限元建立了相应的求解格式.最后通过文献算例验证了本文所得到的浅水波数值模型可以有效的模拟近海岸波浪浅化的运动情况.

摘要： 本文考虑了非线性波和弱非弹性多孔介质的耦合,推导了在弱非弹性多孔介质上传播的浅水波方程,得到了依赖于土参数的椭圆余弦波波面方程,以及土床内孔隙水压力的关系式.根据浅水波相速度和衰减率的计算结果,分析了浅水波在不同土质底床上的传播特性,具体讨论了在椭圆余弦波作用下土床中孔隙水压力随探度和波周期的变化关系,通过和线性波结果的比较分析,给出了该理论的适用范围,并得到他人实验结果的验证.

摘要： 强劲的斜升湿气流能够产生三相混合界面,界面有大量半径约1mm的水汽泡,强剪切流能够引发界面波动,产生表面张力参与的、有粘的、可压缩的剪切波动.如果另外一侧或垂交方向也产生剪切波动,两支波动将在界面相干,同侧相干将使对流柱中层侧面螺旋运动,异侧相干将逐渐发展到出现ηρ结构,涡旋与波动在这个阶段共存,雷达速度谱上可以大略分辨它们.相干波在单支波动失稳时能够形成浅水波,浅水波产生的Kelvin-Helmholtz回旋涡在中气旋里诱导、收拢、下传、合并、拉伸成Sullivan螺旋管锥生成龙卷.表面波的相干方式对龙卷有显著的影响,其可能的组合有16种.

摘要： 强劲的斜升湿气流能够产生三相混合界面,界面有大量半径约1mm的水汽泡,强剪切流能够引发界面波动,产生表面张力参与的、有粘的、可压缩的剪切波动.如果另外一侧或垂交方向也产生剪切波动,两支波动将在界面相干,同侧相干将使对流柱中层侧面螺旋运动,异侧相干将逐渐发展到出现ηp结构,涡旋与波动在这个阶段共存,雷达速度谱上可以大略分辨它们.相干波在单支波动失稳时能够形成浅水波,浅水波产生的Kelvin-Helmholtz回旋涡在中气旋里诱导、收拢、下传、合并、拉伸成Sullivan螺旋管锥生成龙卷.表面波的相干方式对龙卷有显著的影响,其可能的组合有16种.

摘要： 当波在具有周期性结构的媒质中传播时，会产生通带和禁带的特殊现象，叶真等人曾利用传播矩阵的方法，对声波和重力波在具有周期性结构的媒质中的传播进行了理论上的研究。本文主要对余弦底面水槽中的浅水波进行实验研究。

摘要： 在文献[1]基础上,考虑流场的紊动应力、床面阻力和自由表面切应力,建立了二层流体浅水模型.在模型中,采用各层内任意点z速度水平分量代替传统的垂向平均速度,推导出了各层速度的三个分量及压力由各层内点z速度水平分量表示的沿垂向分布,且随z距交界面距离不同,该二层流体浅水波演化模型具有不同的色散特性和非线性.该模型不仅适于模拟波浪沿水平方向从深水域向浅水域传播时的折射、绕射和反射问题,而且也适用于研究在浅水、中等水深的水域、以及大尺度浅水域波浪传播问题.

摘要： 针对近岸浅海波浪在港工、海工结构物和复杂地形的影响下的折射、绕射、反射和变形，建立了以Boussinesq方程为基础的数学模型。研究了改进模型色散性、非线性的途径，特别是用高精度数值方法保证模拟的结果有良好的色散性和非线性。基于这一数学模型建立了具有类似实验室波浪水池功能的“数值波浪水池”(NWB)。给出了两个工程应用实例：台风浪破坏珠海港护岸的模拟和分析；三亚白排港人工岛的数值实验。

摘要： 针对近岸浅海波浪在港工、海工结构物和复杂地形的影响下的折射、绕射、反射和变形，建立了以Boussinesq方程为基础的数学模型。研究了改进模型色散性、非线性的途径，特别是用高精度数值方法保证模拟的结果有良好的色散性和非线性。基于这一数学模型建立了具有类似实验室波浪水池功能的“数值波浪水池”(NWB)。给出了两个工程应用实例：台风浪破坏珠海港护岸的模拟和分析；三亚白排港人工岛的数值实验。

摘要： 针对近岸浅海波浪在港工、海工结构物和复杂地形的影响下的折射、绕射、反射和变形，建立了以Boussinesq方程为基础的数学模型。研究了改进模型色散性、非线性的途径，特别是用高精度数值方法保证模拟的结果有良好的色散性和非线性。基于这一数学模型建立了具有类似实验室波浪水池功能的“数值波浪水池”(NWB)。给出了两个工程应用实例：台风浪破坏珠海港护岸的模拟和分析；三亚白排港人工岛的数值实验。

摘要： 针对近岸浅海波浪在港工、海工结构物和复杂地形的影响下的折射、绕射、反射和变形，建立了以Boussinesq方程为基础的数学模型。研究了改进模型色散性、非线性的途径，特别是用高精度数值方法保证模拟的结果有良好的色散性和非线性。基于这一数学模型建立了具有类似实验室波浪水池功能的“数值波浪水池”(NWB)。给出了两个工程应用实例：台风浪破坏珠海港护岸的模拟和分析；三亚白排港人工岛的数值实验。

摘要： 浅水水波的真实感建模和绘制，包括以下三个方面：采用基于物理原理的浅水方程实现对水面高度场的模拟，在浅水方程中引入外力(风力)，模拟微波荡漾的水面；绘制水面的反射和折射效果，实现对水波表面光学特性的仿真，提高浅水场景的真实感绘制；采用与浅水方程相结合的方式，实现水波与其他物体的交互，提高了水波的交互性。本发明利用差分法对引入风力的浅水方程进行求解，保证了计算的简单有效及大时间步长稳定性，实现水波模拟的实时性。在保证真实感绘制的同时，提高了计算性能。

摘要： 浅水水波的真实感建模和绘制，包括以下三个方面：采用基于物理原理的浅水方程实现对水面高度场的模拟，在浅水方程中引入外力(风力)，模拟微波荡漾的水面；绘制水面的反射和折射效果，实现对水波表面光学特性的仿真，提高浅水场景的真实感绘制；采用与浅水方程相结合的方式，实现水波与其他物体的交互，提高了水波的交互性。本发明利用差分法对引入风力的浅水方程进行求解，保证了计算的简单有效及大时间步长稳定性，实现水波模拟的实时性。在保证真实感绘制的同时，提高了计算性能。

摘要： 一种表征近岛礁浅水波浪能量特征的多项式波谱拟合方法，属于海洋工程领域。该方法根据浅水波浪谱特征，针对单峰谱和双峰谱分别提出了相应的多项式谱型表征形式。所提出的多项式波浪谱表征形式，能够表达实测数据中的近岛礁波浪谱能量分布情况。与常用的波浪谱形式相比较，本发明所提出的多项式形式对波浪谱的高频部分拟合更符合浅水波浪谱的特点，同时能够完成双峰谱的拟合工作。

摘要： 一种表面流流体运动的实时模拟方法，通过使用浅水波方程，对其中的不同项的计算提出创新性的计算方法，获得系统性，高效率，能够处理非可忽略速度流体的表面流流体解决方案。其中，本方法首次提出了基于特征的粘滞模型与可处理表面溶解的表面多组分流体运动模型。本方法对于浅水波方程中移流、表面张力、与3D模拟器结合等问题的处理方式相比前人的方法也更加高效。本方法可以完全并行在GPU上，获得实时的模拟速度。本发明具有较强的实用性，能够为表面流流体的模拟提供完整全面的高效解决方案。

摘要： 本发明公开了一种浅水波浪水池造流系统，包括造流泵、流管、喷头、转向系统、第一伺服电机和造流控制系统。其中，造流泵用于驱动水流；流管用于引导水流；喷头通过所述流管与所述造流泵相连，喷头用于发射水流，以形成流；转向系统用于操纵喷头的转动方向，以调整水流的方向；第一伺服电机用于操纵所述转向系统；造流控制系统一方面用于控制造流泵，以控制水流的速率；另一方面还用于控制第一伺服电机，以使第一伺服电机操纵转向系统。本发明的造流系统通过调节水流的速率和方向可以精确地模拟海洋结构物所受流载荷时历，从而能够准确有效地模拟模型在浅水波浪和洋流共同作用下的运动响应和分析。

摘要： 一种表征近岛礁浅水波浪能量特征的多项式波谱拟合方法，属于海洋工程领域。该方法根据浅水波浪谱特征，针对单峰谱和双峰谱分别提出了相应的多项式谱型表征形式。所提出的多项式波浪谱表征形式，能够表达实测数据中的近岛礁波浪谱能量分布情况。与常用的波浪谱形式相比较，本发明所提出的多项式形式对波浪谱的高频部分拟合更符合浅水波浪谱的特点，同时能够完成双峰谱的拟合工作。

摘要： 本发明提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，能够实现不同波浪参数条件下，植物生理生化响应机制在长时间尺度上的研究。为实现上述目的，本发明提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，包括水箱和内置在所述水箱中的植物培养盒，以及依次铰接且铰接轴相互平行的曲柄、连杆和牵引杆，所述植物培养盒连接于所述牵引杆的非铰接端，所述曲柄与动力源连接，并通过所述连杆和所述牵引杆带动所述植物培养盒相对所述水箱内的静水在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，以模拟植物长期暴露于浅水波环境的状态。

摘要： 一种表面流流体运动的实时模拟方法，通过使用浅水波方程，对其中的不同项的计算提出创新性的计算方法，获得系统性，高效率，能够处理非可忽略速度流体的表面流流体解决方案。其中，本方法首次提出了基于特征的粘滞模型与可处理表面溶解的表面多组分流体运动模型。本方法对于浅水波方程中移流、表面张力、与3D模拟器结合等问题的处理方式相比前人的方法也更加高效。本方法可以完全并行在GPU上，获得实时的模拟速度。本发明具有较强的实用性，能够为表面流流体的模拟提供完整全面的高效解决方案。

摘要： 本发明公开了一种浅水波浪水池造流系统，包括造流泵、流管、喷头、转向系统、第一伺服电机和造流控制系统。其中，造流泵用于驱动水流；流管用于引导水流；喷头通过所述流管与所述造流泵相连，喷头用于发射水流，以形成流；转向系统用于操纵喷头的转动方向，以调整水流的方向；第一伺服电机用于操纵所述转向系统；造流控制系统一方面用于控制造流泵，以控制水流的速率；另一方面还用于控制第一伺服电机，以使第一伺服电机操纵转向系统。本发明的造流系统通过调节水流的速率和方向可以精确地模拟海洋结构物所受流载荷时历，从而能够准确有效地模拟模型在浅水波浪和洋流共同作用下的运动响应和分析。

摘要： 本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，能够实现不同波浪参数条件下，植物生理生化响应机制在长时间尺度上的研究。为实现上述目的，本实用新型提供了一种植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置，包括水箱和内置在所述水箱中的植物培养盒，以及依次铰接且铰接轴相互平行的曲柄、连杆和牵引杆，所述植物培养盒连接于所述牵引杆的非铰接端，所述曲柄与动力源连接，并通过所述连杆和所述牵引杆带动所述植物培养盒相对所述水箱内的静水在水平方向以呈正弦变化的速度做直线往复运动，以模拟植物长期暴露于浅水波环境的状态。