基于水槽实验的近岸波浪破碎计算研究
实验室的波浪三维破碎实验研究
实验一实验室的波浪三维破碎实验研究前沿实验心得开课老师：马小舟学生：班级：学号：今天我跟随马小舟老师，进行了实验室的波浪三维破碎实验研究的学习。
受益匪浅，感受很深。
知识要点首先我学习了实验室的波浪三维破碎实验研究的优越性。
波浪破碎的概念：浪发生显著变形，波峰水质点水平分速达到或超过波速，使波形发生破碎的现象。
破碎问题是海岸与近海工程界研究的重要课题之一。
这一研究不仅具有极高的理论意义。
也关系到到港口、防波堤、水上建筑物等工程的建设。
随着我国经济的迅速增长，未来开发海洋特别是开发、利用近海资源的经彰已。
活动一定会越来越多。
波浪破碎类型波浪破碎类型主要有崩破波卷破波和坍破波三大类型。
波浪破碎型式与海岸的坡度有关。
崩破波发生在非常平缓的海滩上；卷破波发生在比较陡的海岸上：塌破波发生的岸滩坡度居于二者之间。
波浪破碎指标判断波浪是否破碎的衡准数称为波浪破碎指标。
关于波浪破碎指标，目前已有很多成果发表，归纳起来有几何学破碎指标、运动学破碎指标和动力学破碎指标三大类波浪的概念：是水体在外力作用下水质点离开平衡位置作周期运动、水面呈周期起伏并向一定方向传播的现象。
在不同深度的水质点运动是不同的，深处出水质点运动速度较慢，浅处较快。
波浪的危害：波浪对海洋中的结构物有很大危害，如对坝体，海洋中的平台的，港口建筑稳定都造成很大的影响，因此要通过一定的技术手段将危害降至最低。
长期以来关于波浪的破碎的研究多集中在波浪的二维空间上，我们实验室通过两个方向的波浪相互作用而研究波浪水动力中波-波相互作用以及波浪的三维破碎问题，利用波浪水池和波高采集系统完成。
我想进一步了解的问题经过这一节课的学习，我对波浪三维破碎实验研究有了比较清晰的了解。
但仍有几个问题希望可以解决。
（1）对于不同的波浪如何选用相对应的技术。
（2）现阶段发展的主要问题是什么。
（3）利用数值模拟与现实试验的区别。
（4）实际实验中的困难。
自己的建议听了马小舟老师的一节课，我对于这个课题有了很清晰的了解。
波浪在珊瑚礁坪上传播的水槽试验研究
１ ４
水面线
水
道 港 口
第３ ４卷第 １ 期
东岸段
水 面 线
北 岸段
水 面线
东北岸段
图 １实测 地 形 得 到 礁 坪 剖 面线 形 态
Ｆｉ ｇ ． １ ｆ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｔ ｅ ｒ ｒ ａ ｉ ｎ
礁 坪剖 面的坡度形 态及 分布也 不均 一 ， 受 所在海 域风 浪流 长期动 力条 件影 响 ， 整体 上表 现为北 岸陡 、 南 一 东北 岸缓 的趋势 。 礁 坪外 缘至 一 １ ０ ０ ｍ附 近 的剖面平 均坡 度一 般 在 １ ： ４ ～ １ ： １ ２之 间不 等 ， 其 中东 北端 相对 最缓 、 北岸 最 陡 。 同时 ， 东 北 端礁 坪 的礁 缘距 离 沙 岛岸坡 最 远 ， 礁坪 宽 度约 为 １ ． ７ ｋ ｍ， 而西 南 端距 离 沙岛最 近 ， 仅 约
收稿 日期 ： ２ ０ １ １ － １ １ － ２ ３ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ２ ～ ０ ９
作者 简介 ： 梅瞍 （ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 男， 四川 省泸卅 １ 人， 工程师 ， 主要从事港 ｌ ￣ ｌ Ｊ ２ 程设计与 监理工作。
不规则波在筑堤珊瑚礁上传播的大水槽实验研究
不规则波在筑堤珊瑚礁上传播的大水槽实验研究陈松贵;张华庆;陈汉宝;郑金海【摘要】基于大比尺波浪水槽模型实验,开展了不规则波在建有防浪堤的珊瑚礁陡变地形上传播变形规律的研究.采用弗劳德相似准则,通过1∶20的物理模型实验,模拟了不同水位和波高周期条件下,波浪从深水(d/L0＞1/2)到极浅水(d/L0＞ 1/50)的传播-破碎-壅水过程.实验测得了陡坡19 m水深和7m水深的浅水变形系数,结果表明波浪在陡变地形上的浅水变形系数与缓坡地形差别较大,且在一定范围内随相对水深的减小而减小;随着传播距离的增加,高频能量不断减小,能量会向低频转移,产生10倍以上入射波周期的低频波浪,且越靠近防浪墙,低频能量越大,水位壅高越大;利用低通滤波技术,测得了礁盘上壅水显著,结果表明防浪堤前的平均波浪增水与外海入射波高的平方成正比.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】7页(P576-582)【关键词】珊瑚礁;大比尺波浪水槽;防浪堤;浅水变形;低频波浪;波浪增水【作者】陈松贵;张华庆;陈汉宝;郑金海【作者单位】交通运输部天津水运工程科学研究院,天津300456;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;交通运输部天津水运工程科学研究院,天津300456;交通运输部天津水运工程科学研究院,天津300456;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV139.2+5近年来，随着海洋强国战略的推进，我国在远海珊瑚礁周围进行的工程活动日益增多，建设了诸如港口、机场、码头、灯塔、通信、气象等相关基础设施，而波浪是上述工程合理设计的关键参数。
与近岸的缓坡地形不同，珊瑚礁往往自深水中凸出，与周边深海形成明显水深差，距离珊瑚礁几百米左右，水深能够增大到数百米甚至上千米，波浪在这种陡变地形上的非线性作用十分强烈。
虽然我国现行《港口与航道水文规范》（JTS 145-2015）给出了波浪破碎指标以及防浪建筑物波浪爬高计算公式，但其应用条件明确规定：“水底坡度i＜1/10；建筑物前水深d为1.5～5.0H（H为入射波高）；建筑物前底坡i＜1/50。
波浪在浅水中运动及破碎的数值研究
Ｋｅ ｒ ｗａ ｅ， ｕ ｆ ｃ ｏ ｌｒ Ａｉｙ ｗａ ｅ， ｏ ｉａ ｙ ｗａ ｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｖ ｓ ｒ ａ ｅ ｒ ｌ ｓ。 ｒ ｖ ｓ ｌｔ ｒ ｖ ｅ
ห้องสมุดไป่ตู้
大 洋 中生成 的风 浪 和 涌 浪 最终 将 传 播 到海 岸 及 河 口附近 ， 时在 地 形 、 物 的 影响 下 ， 浪将 发 生一 此 地 波
Ｗ ｈｉｈａ （ ９５ ｔ ｍ １ ８）， ｘ ｎｄ Ｉａ ａ Ｗ ｅ ｄｒ ｆ ｎ ｏ ｆ（１ ６ ９ ０）， ｂ ｏ ｔ Ａ ｂ ｔ
关 键 词 波 浪 表 面 翻 滚 中 图法 分 类 号 （３ ３ ２ ）５ ． Ａｉｙ波 孤 立 波 ｒ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｉ ｐ ｅ ｄ ｓ ｒｐ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｂｒ ａ ｎ ｎ ｓ ａ ｌｗ ａ ｅ ｓｉ ｃ ｒ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｕ ｓｎｅ ｑ ｓ ｒ ｃ ｓｍ ｌ ｅ ｃ ｉ ｔｏ ｆｗ ｖ ｅ ｋｉ ｇ ｉ ｈ ｌ ｏ ｗ ｔ ｒｉ ｎ ｏ ｐ ｒ ｔ ｄ ｉ ｈｅ Ｂｏ ｓ ｉ ｓ ｅ ｕ ｔｏ ｓｎ ｈ ｏ ｅ ｔ ｏ ｕ ｆ ｃ ｏ ｌｒ ．Ｔ ｈ ｏ ｌｒ ｉ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ａ ｏ ｕ ｅ ｏ ａ ｅ ｅｎｇ ｑ ａ ｉｎｓ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎｃ ｐ ｆ ｓ ｒ ａ ｅ ｒ ｌ ｓ ｅ ｅ ｒ ｌ ｓ ｃ ｎ ｉｅ ｅ ｓ ａ ｖ ｌ ｍ ｆ ｗ ｔ ｒ ｂ ｉ ｅ ｃ ｒ ｉｄ ｙ ｈ ｗａ ｅ ａ ｒｅ ｂ ｔ ｅ ｖ ｗ ｉｈ ｈ ｗ ａ ｅ ｅ ｅ ｉｖ．Ｔｈｅ ｆｅ ｔ ｆ ｈｅ ｏｌ ｒ ｓ ｎｃｕ ｄ ｎ ｈｅ ｅ ｔｃ ｌ ｔ ｔ ｅ ｖ ｃ ｌｒｔ ｅ ｆｃ ｏ ｔ ｒ ｌ ｉ ｉ ｌ ｄｅ ｉ ｔ ｖ ｒ ｉａ ｅ ｄｓ ｒｂ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒｚ ｎｔ ｌｖ ｌｃｔ ｗ ｈｉｈ ｌａ Ｏ ａ ｄ ｔｏ ｌ ｏ ｅ ｔｖ ｏ ｅ ｕ ｔ ｒ ．Ｔｈｅ ｉｔｉ ｕｔｏ ｆｔ ｅ ｈｏ ｉｏ ａ ｅｏ ｉｙ， ｃ ｅ ｄｓｔ ｎ ａ ｄｉｉｎａ ｎｖ ｃ ｉ ｅ ｍ ｍ ｎｔ ｍ ｅ ｍ ｃ ｎ ｕｍ ｅ ｉａ ｉ ｕｌｔｏ ｓａ ｐｌ ｄ ｔ ｈ ｉｙ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｌｔ ｒ ｖ ｕｎ ｎ ｎｄ ｂ ｅ ｋｉ ｇ ｉ ｈ ｌｏ ｒｃ ｌｓｍ ａ ｉｎ ｉ ｐ ｉ ｏ ｔ ｅ Ａ ｒ ｖ ｎ ｏ ｉａ ｙ ｗａ ｅ ｒ ｎｉ ｇ ａ ｒ ａ ｎ ｎ ｓ ａ ｌ ｗ ｅ ｗａ ｅ ． ｍ ｅ ｓｇ ｆｃ ｎｔ ｃ ｎｃｕ ｉ ｎ ｒ ｂｔ ｉ ｄ ， ｎ ｈ ｍ ｅ ｉａ ｒ ｓ ｌｓ ａ ｅ ｎ ｇ ｏ ｇ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ Ｓｏ ｉ ｎｉｉａ ｏ ｌ ｓｏ ｓ ａ ｅ ｏ ａｎｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｎｕ ｒｃ ｌ ｅ ｕ ｔ ｒ ｉ ｏ ｄ ａ ｒ ｅ ｎｔ ｗ ｉｈ ｔ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ｅ ｔ ｆ Ｓ ｈ ｆ ｒａ ｄ Ｇ ｏ ａ． ｔ ｈ ｃ ｉｖ ｍ ｎ ｓｏ ｃ Ｍ ｅ ｎ ｄ
基于DualSPHysics的数值波浪水槽研究
２ ０ １ ４年 ４ 月
水
道
港 口
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． ２ Ａｐｒ ．２ ０１ ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅｒ ｗａ ｙ ａｎ ｄ Ｈａｒ ｂ ｏ ｒ
基 于 Ｄ ｕ ａ ｌ Ｓ Ｐ Ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ 的 数 值 波 浪 水 槽 研 究
１ 数 值 模 型
１ ． １ Ｓ Ｐ Ｈ方法
在Ｓ Ｐ Ｈ方法中 ， 对于任意场函数 （ ｒ ） （ 质量场 、 温度场等 ） ， 都可以通过核函数近似写成以下积分表达形
式
／ （ ｒ ） ： ｆ ｆ （ ｒ ） （ ｒ — ｒ ， ｈ ） ｄ ｒ
ｎ
（ １ ）
式中： ｒ 为任意点 的空间矢量； Ｑ为 ｒ 的积分 区域； Ｗ （ ｒ — ｒ ， 为核 函数； ｈ 为核函数 的光滑长度 ， 本文采用三
＝ 一
吉 ＋ ＋ Ｙ ｏ
＝一 ｐ
（ ３ ） （ ４ ）
式 中： 为粒 子运动 速度； Ｐ为 压 强 ； 。 为水 的动力粘滞 系数 。 将式 （ ３ ） 和式 （ ４ ） 分别 表示成粒 子 近似
形 式
ｃ
一
Ｎ
（ ５ ）
＝
薹
（ ６ ）
２ 造 波 模块
ｉ ｃ ｓ 开 源平 台进行二次开发 ， 采用 Ｓ Ｐ Ｈ方法建立 了二维数值波 浪水槽 。运用 强制 修正粒子加速度 的方 法
实现 阻尼 消波 功能 ， 通过监测 推波板前水位变化并实 时修 正造波信号实现 了主动式消波功能 ， 并对 消波 模块 的阻尼消波性 能和主动式消波性能进行 了详细测试 。结 果表 明， 新 型阻尼消波层的长度控制在 １ ～ ２ ／ ３ 倍 波长内即可形成可靠 的开放式边界 ， 主动式消波功能可将 ７ ０ ％以上 的能量反射波 吸收。 关键词 ： Ｓ Ｐ Ｈ； 数值波浪水槽 ； 阻尼消波 中图分类号 ： Ｔ Ｖ １ ４ ２ ： Ｏ ２ ４ ２ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ４ ４ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ － ０ １ ０ ５ － ０ ７
基于fluent软件的海洋工程波浪水槽研究——造波方法及波浪监测
在波长都取10m的前提下，通过改变速度边界的波 长参数，分别制造出波高位0.4m，0.6m，0.8m的 二维数值波浪。具体情况见下表： 波长(m) 波高(m) 周期(s) 10 0.4 2.53 10 0.6 2.53 10 0.8 2.53
建模及网格的划分 水池模型长150m，高10m,水深5m。后10m为消波区。
研究内容与目标
推板造波是模拟物理边界的运动，根据势流理论，通过控 制推板的推程和周期来使数值水池中产生相应波高、波长 的数值波。
X 0 u(t ) cost 2
2 X 0 2 cosh kh sinh kh ( x, t ) cos(kx t ) kg(sinh 2kh 2kh)
实验过程 通过在UDF中设置推板运动的推程和周期可以控制波浪的波长与 波高。本实验中，分两组分别研究推板造波制造不同波长与波高的二 维数值波浪的质量。
波长变化 在波高都取0.6m的前提下，通过改变推板运动的推程和周期，分 别制造波长为6m、8m、10m的二维数值波浪。具体情况见下表： 波高(m) 周期(s) 推程（m) 0.6 0.6 0.6 1.96 2.26 2.53 0.237 0.268 0.291
研究内容与目标首先本文利用成熟的商业软件fluent使用vof方法通过求解navierstokes方程对当前数值造波技术中比较有代表性的推板造波方法和设置边界条件的造波方首先本文利用成熟的商业软件fluent使用vof方法通过求解navierstokes方程对当前数值造波技术中比较有代表性的推板造波方法和设置边界条件的造波方法在二维的模式下进行了较为系统的研究研究内容与目标并对三维模式下的数值造波技术进行了初步研究
研究内容与目标
首先，本文利用成熟的商业软件FLUENT， 使用VOF方法，通过求解Navier-Stokes方 程，对当前数值造波技术中比较有代表性 的推板造波方法和设置边界条件的造波方 法在二维的模式下进行了较为系统的研究
波浪波浪模拟实验
3.16波浪波浪模拟实验海洋、湖泊、水库等宽广的水面下可能发生较大的波浪，波浪将影响船舶进航和停泊的安全；对堤防闸坝以及其他岸边建筑物具有强大的冲击作用；也会引起近岸浅水地带水底泥沙运动；淘刷岸坡和护岸建筑的基础，使航道和港口受淤、岸坡崩溃。
因此波浪成为水力学的重要课题之一。
一、实验目的：1、掌握波浪水槽和造波机的基本结构和原理2、掌握描述波浪基本要素的定义和测量3、了解波浪水槽模型实验的基本方法二、实验装置：1、水槽：1、电脑2、液压系统和造波板3、浪高仪4、消波器2、造波机：造波机安装在波浪水槽一端，造波机后侧直立式消能网，水槽的另一端设有消能坡消除波浪反射影响。
整个造波系统由造波板、液压伺服作动器、液压泵站、伺服放大器、AD/DA接口及计算机与外设等部分组成。
实验中要模拟一个波谱时，首先根据目标谱利用傅利叶变换将其展开成一个电压时间序列值控制信号，经D/A接口转换成不规则的电压信号，送给伺服控制放大器，驱动造波机推板作相应的推挽运动，推动水体而产生波列，位移传感器实时测出推板的运动轨迹，实时反馈到控制放大器，修正机械惯性带来的误差，以确保推波板能准确地跟踪计算机给定的信号运行。
造波的同时，浪高仪将波浪物理量转换成电量信号送A/D转换器进行数据采集，并暂存于内存中，供谱分析。
一般情况下，每次谱模拟不得少于120个波。
由于传递函数拟合时产生的误差及机械系统的影响，很难一次模拟成功，必须按以下公式修正。
[])(ϖα−=ωϖ+S*ϖ(DS(S))(S)式中：---------------修正后的控制谱S*ϖ()-----------------实测模拟谱)(S ϖ α -------------------修正系数)(DS ϖ --------------目标谱按重新计算出电压时间序列值，再一次控制造波机造波，分析比较，直至得到理想的模拟谱为止。
一般情况下经过二到五次修正就可基本成功。
)(S *ϖ三、实验原理：1、波浪要素的定义：波浪现象的特征是水的自由界面出现有规律的起伏形态，水的质点则作有规律的振荡运动，同时波形以一定速度向前传播。
近岸波浪破碎区不规则波浪的数值模拟
同时 又是 各 种 水 动 力 因 素 最 为 复 杂 的 地 区 ， 岸 近
水动力要 素 与 近岸 的生 产 、 活 活 动 密切 相 关 。 生
要 有缓 坡 方 程 、 ｏ ｓｉｅｑ方 程 、 能 平 衡 方 程 等 Ｂ ｕｓ ｓ ｎ 波 模 型 ， 中缓 坡 方 程 数 值 计 算 效 率 相 对 Ｂ ｕ ｓ ｅｑ 其 ｏ ｓｉ ｓ ｎ 类 方程 要 高 ， 且 椭 圆 型 缓 坡 方 程 综 合 考 虑 了 波 而 浪 的 反 射 、 射 、 射 等 效 应 ， 由于 该 类 方 程 数 折 绕 但 值 计算 中 涉 及 到 大 规 模 复 数 矩 阵 的 求 解 ， 算 工 计 作量较大 ， 此一 些研究 者在 此基础 上分 别提 出 对 了抛 物 型缓 坡 方 程 和 双 曲 型缓 坡 方 程 。抛 物 型 缓
唐 军 ， 永 明 崔 雷 邱 大 洪 沈 ， ，
（ ． 连理 工 大 学 海 岸 和 近 海 工 程 国家 重 点 实 验 室 ， 宁 大 连 １６ ２ ） １大 辽 １ ０３
摘 要 ： 于近岸 不规 则 波浪传 播 的抛 物 型缓坡 方程 和两 类波 浪破 碎 能量损耗 因子 ， 近岸 波 浪破碎 基 对 区不规则 波 浪的 波高分 布进 行 了数值 模 拟 ， 结合 实验 结果 对数值 模 拟结 果进行 了验证 分析 ， 果 并 结 表 明采用 两 类波 浪破碎 能量 损耗 因子所模 拟 的破碎 区波 高 与 实测值 均 吻合 良好 ， 浪破 碎 能 量 损 波 耗 因子及 波 浪破 碎 指标 对破 碎 区波 浪波 高分布 影 响较 明显 。
射效 应 而 得 到 的 ， 计 算 效 率 远 较 椭 圆 型 缓 坡 方 其 程 的高 ， 被 用 于 反 射 效 应 相 对 较 小 的 近 岸 海 域 多 波 浪场 的数 值 模 拟 中 ； 曲 型 缓 坡 方 程 考 虑 了波 双 浪 的反 射 效 应 ， 值 计 算 效 率 介 于 椭 圆 型 和 抛 物 数 型 缓坡 方 程 之 间 ， 波 浪 斜 向入 射 时 边 界 处 的 波 但 浪 反 射 效 应 较 为 显 著 ， 易 处 理 。考 虑 海 底 地 形 不 底 磨 擦 、 浪 破 碎 等 造 成 的 波 能 损 耗 及 风 能 等 波 波 能 输 入 均 可 以通 过 在 缓 坡 方 程 中 加 入 相 应 的 能 量 损 耗 项 或 能量 输 入 项 来 考 虑 。本 文 基 于 考 虑 波 浪
潜堤上波浪破碎与传播特性的模型试验研究的开题报告
潜堤上波浪破碎与传播特性的模型试验研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着海洋经济的发展和海洋资源的广泛开发利用，对于潜堤的研究越来越重要。
潜堤是指一种在海岸线外侧建设的一种防浪结构，主要用于减缓波浪的冲击力，保护海岸线上的建筑物和设施。
目前国内外对于潜堤的研究主要集中在结构设计、动力稳定性分析、波浪传播特性、漂浮物运动等方面。
其中，波浪传播特性是潜堤研究的重点之一。
在实际工程中，潜堤上波浪破碎和传播特性对于潜堤的设计和评价具有重要的影响作用。
虽然有不少研究涉及到潜堤上波浪传播和破碎的问题，但目前尚缺乏较为系统和完善的研究。
因此，本研究旨在通过模型试验探究潜堤上波浪破碎与传播特性的影响因素及其规律，为潜堤的设计和评价提供科学依据和技术支持。
二、研究内容和方法
1. 研究内容
（1）波浪在潜堤上的特性研究
（2）潜堤上波浪破碎的研究
（3）潜堤上波浪传播特性的研究
2. 研究方法
本研究将采用模型试验的方法，利用水槽模拟海洋环境，研究潜堤上波浪破碎和传播特性的规律，探究影响因素。
具体方法包括：
（1）制备潜堤模型和其他实验设备
（2）进行单浪和波浪群的波浪运动测量
（3）对波浪破碎与传播特性进行实验
（4）利用实验数据对潜堤上波浪破碎与传播特性进行分析
三、研究预期成果及其应用
1. 研究成果
（1）揭示潜堤上波浪传播和破碎的规律
（2）探究影响潜堤上波浪传播和破碎特性的因素（3）发掘潜堤上波浪破碎和传播的机理
2. 应用前景
（1）为潜堤设计和评价提供科学依据和技术支持（2）为海洋环境保护和海洋经济的发展提供技术支撑。
近岸海洋波浪模拟的研究
（ ｃ ｖ声 ｃ ￣ ）＋ｋ Ｃ ＝ ０ ２（ （） １
其中
声 （
）＝ 声 ｚ， ， （ Ｙ
（） ２
声ｚＹ ， 是波 （，， ｔ 动势函 （ 频率，为 ） 数， 为圆 １ ９ ｋ 波数， Ｃ＝詈为 波速， ＝万 为群速。 和ｋ ｄ Ｏ ３ ∞ 满足弥 关系 散
维普资讯
第２ ７卷第 １ 期
２０ ０ ７年 ２月
苏
州
大
学
学
报（ 工
科
版பைடு நூலகம்
Ｖ０． ７ Ｎｏ． １２ １ Ｆｅ ２ ０ ｂ． ０ ７
Ｊ Ｉ Ａ Ｆｓ） ＨＤ Ｕ Ｉ Ｅ Ｓ ｏＵ Ｌ Ｏ （ （ ｗ Ｎ Ｖ Ｒ ｎＹ（ Ｎ Ｄ Ｅ Ｇ
径向基函数中图分类号tp31文献标识码海浪是一种属于狭带谱的平稳随机过程海浪的研究对航海海洋资源的利用海洋灾难的预防具有十分重要的意义20世纪40年代始许多学者对海浪的生成耗散传播等的物理机制和物理过程从理论上进行了大量深入广泛的研究这些成果主要集中在海浪谱的研究海浪的仿真但在较大的实验环境中模拟海浪对人类生活和环境的影响研究较少本文介绍了在一个较大的实验场景中模拟近海海浪过程根据用户给出的海浪数值模型tc谱公式针对造波硬件装置设计了基于径向基函数神经网络的控制器避免了复杂的机理模型解决推浪板的运动速度和水下深度与模拟海浪的有效波高和风速的非线性关系为用户研究海浪提供了一个方便实用的实验平台试验场是长125m水池里的对象如海浪海岸砂石平台钻塔等全部根据实景和实物按比例缩小所示
１ 海浪模拟 的数值模 型
试 验 场 是 长 １５ 宽 ８ ｍ， ６ 的水 ２ ｍ， ０ 深 ｍ
池， 水池里 的对象 ， 如海浪、 海岸 、 砂石、 台 平 （ 钻塔 ） 等全部根据 实景 和实物按 比例缩小 ，
近岸波浪破碎参数和波高的预测方法[发明专利]
![近岸波浪破碎参数和波高的预测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f24576cb2f60ddccda38a0f9.png)
专利名称：近岸波浪破碎参数和波高的预测方法专利类型：发明专利
发明人：张弛,李元,戴玮琦,管大为,时健
申请号：CN202010337588.5
申请日：20200426
公开号：CN111597506A
公开日：
20200828
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种近岸波浪破碎参数和波高的预测方法，具体地说是在参数化波浪预测模型中应用一种新的破碎指标公式计算波浪破碎参数，基于波能守恒方程模拟和预报波高的方法。
使用本发明方法具有较高的预测精度，均方根百分比误差在7％～13％。
与其他同类型的波浪预测模型结果相比，预测精度提高了10％‑24％(平均提高了19％)。
尤其是在常浪条件下(入射波陡小于0.025时)，预测的精度有显著提高。
申请人：河海大学
地址：211100 江苏省南京市江宁区佛城西路8号
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：罗运红
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波浪的破碎
波向与x轴交角为α
gH coshk z h sin( kx cos ky sin t ) 2 coshkh
u x
v y
w z
kx cos ky sin t
i j kxi k y j k x y
海 岸 动 力 学 2
第二章 波浪的传播变形和破碎
第一节、波浪在浅水中的变化
第二节、波浪在水流中的特性 第三节、波浪近底边界层和底摩阻引起的波浪衰减
第一节 波浪在浅水中的变化 风浪离开风区后继续传播，传播中由于弥散和能量 损失，其频率范围和能量不断变化，风浪逐渐转化为涌 浪，涌浪的频谱范围窄，波形接近于简谐波。 涌浪传到滨海区以后，受海底地形、地貌、水深变 浅、沿岸水流、港口及海岸建筑物等的影响，波浪产生 变形、折射、绕射、反射等；当波浪变陡或水深减少到 一定限度后，产生破碎。
cos i 相邻波向线之间的间距 bi b0 cos 0
kr b0 bi cos 0 cos i
辐聚、辐散将使海岸上各处的波 高不等，这对海岸上泥沙运动有着重 要影响。波浪辐聚处波能集中，可能 会引起强烈的冲刷，反之，波浪辐散 处波能分散，可能产生泥沙淤积。
四、波浪的反射与绕射 1 波浪的反射 波浪在传播过程中遇到陡峭的岸线或人工建筑物时，
Hb 0.89 浅水区破碎时，破碎点波高与水深之间的关系 hb
用孤立波一阶近似求得海滩上的破碎指标为
Hb b 0.78 hb
柯林斯和韦尔得到的经验公式为 b 0.72 5.6tg
给定深水波要素,任何求破碎时的波高与水深?
深水波要素
折射和绕射反射浅水变形计算 得到近岸区各点的波高与水深之比, 当
波浪水槽综合实验
波浪水槽综合实验一、实验目的：1、了解波浪水槽实验的基本原理和理论基础：包括基本造波方法、波浪理论、相似理论和近岸波浪传播现象2、了解造波机、浪高仪的基本构成和测量原理。
3、 通过实验采集一组波浪信号，分析波浪频谱特征4、 观测海堤附近波浪现象和越浪形态。
二、实验原理：1.造波方法和基本波浪理论自由表面重力波是船舶工程、海洋工程和海岸工程领域十分普遍的现象，配备造波机的波浪水槽是模拟波浪与二维结构物相互作用的常用实验设备。
通过给定造波信号由液压泵或步进电机控制推板运动，在波浪水槽中产生特定波列。
距离造波板2-3个波长外可以略去局部非传播模态的影响，可认为水槽中为行进波。
在水槽中通过浪高仪可以测量水槽中不同位置的波面时间过程线。
水槽中常用测力天平和压力传感器测量水动力载荷。
水槽末端设置多孔介质构成的消波区，消除反射波。
图1 波浪水槽示意图2.相似原理自由表面重力波的恢复力是重力，进行以重力为主要作用的流动实验通常采用重力相似准则或傅汝德数相似，其定义为/Fr v =，其中为流速，L 为特征长度，为重力加速度。
v g 波浪断面模型实验一般按重力相似准则设计。
若取几何比尺/2L p m L L 0λ==，有关物理模型比尺如下：时间比尺： 4.47t λ==速度比尺：4.47v λ==重度比尺： 38000WL λλ==单宽流量比尺：89.44Q λ==式中为工程原型长度，为模型长度。
pL mL 风速模拟通常按重力相似，风速测点位于测量断面上方中心。
3 近岸波浪现象3.1 线性波浪理论在平底均匀水深域中，根据势流理论波浪呈周期性分布。
单色行波波浪参数包括波浪周期T ，波长L ，波高H 和水深h ，如图2所示。
周期、波长和水深满足色散关系，对于线性波浪其表达式为，，其中波浪圆频率2tanh gk kh ω=2/T ωπ=，波数2/k L π=。
波高水深比为小量的波浪称为小振幅波，可用线性波浪理论描述，见图3。
波浪浅水变形实验
波浪浅水变形实验一. 实验目的和意义在近岸动力场中，海浪极富变化性，它们一直是施加在任何海岸建筑物上最重要的环境荷载，所以，掌握其在近岸水域里的演变规律，较之于外海水域，显得更为重要和急需。
因此，对波浪浅水变形规律开展研究具有重要的理论意义和应用价值。
二. 实验概述实验在长沙理工大学云塘校区水利实验中心的波浪水槽内进行。
所用的波浪水槽长45米，宽0.8米，高1.0米，波浪水槽两侧为透明玻璃，两端均有良好的消波设施，水槽配有液压伺服式不规则波造波机，其主控系统是大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室自行研究开发的Wavemake系统，该系统运行状态良好，精确度高。
，仪器测量误差为0.4%。
数据实验中的波高测量采用加拿大WG-50型号浪高仪，该仪器最小测量周期为1.5s采集采用优泰(UTekL)信号采集分析系统。
实验布置如图1所示，实验在斜坡上进行，在水槽内布置4个浪高仪，斜坡前2个，测量入射波。
斜坡上2个，测量波浪的浅水变形。
图1 实验布置示意图三. 实验内容和步骤1. 布置实验设备，布置浪高仪。
2. 建立坐标系，选择坐标系原点，波浪传播方向为x轴正方向，垂直方向为z轴正方向。
运用卷尺测量4个浪高仪所在的位置，并且得出相应的位置坐标。
绘出实验布置图，得出浪高仪位置表1。
表1 浪高仪位置浪高仪坐标1# 2# 3# 4#X(m)3. 运用水位测针测量实验水深d。
测量斜坡的坡度。
4. 入射波为规则波。
选择造波参数（波高、波周期），参数分两组选取：周期T相同，波高H不同；波高H 相同，周期T不同。
表1 造波参数表5. 开始造波，从造波机造出的前四至五个波一般为不稳定波，将其忽略掉后再开始采集数据。
6. 同时观察并记录水质点的运动轨迹和波浪在斜坡上传播变形以及破碎的现象，记录波浪的破碎类型，采集完毕后停止造波。
保存数据。
7．选取新的造波参数（波高、波周期），重新开始实验，至少进行2组实验。
四. 实验数据分析1．波面变化分析。
水利毕业论文深水波浪破碎特征影响因素的实验研究
水利毕业论文深水波浪破碎特征影响因素的实验研究深水波浪破碎特征影响因素的实验研究1.引言深水波浪的破碎现象对于水利工程、海洋工程以及船舶等领域具有重要意义。
因此，对深水波浪的破碎特征及其影响因素进行实验研究显得尤为重要。
本文旨在通过实验的方法，探究深水波浪破碎的特征以及影响因素，为相关工程领域提供理论依据和参考。
2.实验设计和方法2.1 实验目的本实验旨在研究深水波浪的破碎特征，并分析不同因素对其影响。
2.2 实验装置本实验采用大型水池作为实验装置，水池的尺寸为X米×Y米×Z米。
在水池中设置波浪发生器和传感器，用于产生和测量深水波浪。
2.3 实验步骤（这里描述实验的具体步骤，如：）步骤一：调整波浪发生器，设置合适的波浪频率和振幅。
步骤二：开始实验，记录波浪在不同位置高度的变化情况。
步骤三：改变波浪发生器的参数，如改变波浪频率、振幅等，再次记录波浪的变化情况。
2.4 数据处理采用图表的方式对实验数据进行整理和分析，通过曲线图和柱状图展示不同参数对深水波浪破碎特征的影响。
3.实验结果与讨论3.1 深水波浪破碎特征分析根据实验数据分析结果显示，深水波浪在传播过程中逐渐破碎。
随着传播距离的增加，波浪的振幅逐渐减小，频率逐渐增加。
3.2 影响深水波浪破碎的因素经过实验对比分析，发现影响深水波浪破碎的主要因素有：3.2.1 波浪频率实验结果表明，波浪频率对深水波浪的破碎特征有较大影响。
当波浪频率增加时，波浪破碎的速度更快，振幅减小的幅度更大。
3.2.2 波浪振幅实验结果还发现，波浪振幅对深水波浪的破碎特征有明显影响。
波浪振幅增大时，波浪破碎更加剧烈。
3.2.3 水深水深也是影响深水波浪破碎的重要因素之一。
实验发现，在相同的波浪频率和振幅下，浅水中的波浪更容易破碎。
4.结论通过实验研究，我们得出以下结论：4.1 深水波浪在传播过程中逐渐破碎，波浪振幅减小，频率增加。
4.2 波浪频率、振幅和水深是影响深水波浪破碎特征的重要因素。
全球最大波浪实验水槽首次实验成功
全球最大波浪实验水槽首次实验成功
来源：大型水动力中心日期：2014-07-29
2014年7月29日,在中国水运行业180余名专家学者和多名国外知名专家的共同见证下，现今全球最大规模的大比尺波浪水槽成功进行了首次实验--新型双箱浮式防波堤结构稳定和消浪效果原型实验。
交通运输部天津水运工程科学研究院大型水动力实验中心大比尺波浪水槽长450m、宽5 m、深8-12 m，能产生3.5m的波浪和20 m3/s的水流，能进行1:5到1:1的大比尺模型试验，是目前世界上尺度最大、造波能力最强的波浪试验水槽。
大型水动力实验中心将建设成为具有国际领先水平的中国水运工程科研创新平台。
大比尺波浪水槽通过接近原型的实验研究，克服比尺效应，突破水运工程建设中涉及建筑物安全、生态环保、防灾减灾的水流、波浪、泥沙、地基、工程结构等基础理论技术制约，形成强大的自主创新能力。
本次实验按照1:1比尺进行了波高1.5m的验证性实验和波高2.25m的破坏性实验。
国内外专家在实验室中身临其境感受了自然界波浪的震撼力，对大比尺波浪水槽的建设、浮式防波堤
的实验效果给予了高度肯定和赞赏。
本次实验将加快对浮式防波堤的推广应用，并将推动实验室产学研用相结合的全面发展。
首次实验的成功运行，标志着大比尺波浪水槽正式投入到交通运输水运建设行业重大科技创新当中，今后将以“面向需求、面向世界、面向未来”为原则，为“四个交通”的建设提供强有力的科技支撑与保障。
数值波浪水槽及其在半圆堤波浪力计算中的应用的开题报告
数值波浪水槽及其在半圆堤波浪力计算中的应用的开题报
告
项目背景：
海洋工程中对波浪的力学特性研究是十分重要的。
而波浪水槽作为波浪力学研究的重要设备，可以通过模拟不同波浪条件，进行波浪力学研究和实验。
数值波浪水槽则是在实验条件受限时，利用数值模拟的手段来进行波浪的研究和计算。
半圆堤是海岸保护结构中的一种，其波浪力的计算与研究等问题也是海洋工程领域的难点之一。
项目目标：
本文将研究数值波浪水槽的原理和方法，并将数值波浪水槽应用于半圆堤波浪力的计算中。
通过实验和计算，探讨半圆堤的波浪力学特性，为半圆堤的设计和工程应用提供科学依据。
研究内容：
1. 数值波浪水槽的原理和方法；
2. 半圆堤波浪力学特性的理论研究；
3. 数值波浪水槽在半圆堤波浪力学研究中的应用；
4. 实验和计算结果的分析和比较；
5. 结论和展望。
研究方法：
本文将采用数值模拟和理论分析相结合的方法，首先对数值波浪水槽进行建模和仿真，然后利用仿真结果对半圆堤的波浪力学特性进行分析和计算，最后进行实验的验证和结果比对。
研究意义：
数值波浪水槽是一种新兴的技术手段，其在波浪力学研究和海洋工程方面的应用有着广泛的前景。
本文将探讨数值波浪水槽在半圆堤波浪力学研究中的应用价值，为相关工程提供科学依据。
同时，本研究还有助于深化对半圆堤波浪力学特性的理解和认识，为海洋工程的建设和设计提供参考。
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下一步拍岸浪精细化预报 以及其 区域计算模型 的建立提供参考 。
关键词 ：波高计算 ；波浪破碎 ；破碎指标 ；拍岸浪计算模型
中图 分 类 号 ：Ｐ ７ ３ １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １ — ６ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ ４ ５ — ０ ７
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｊ ｕ ｄ ｇ ｍ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ
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基 于水槽 实验 的近岸波浪破碎计算研究
杨家轩 １ ， ２ ， ４ ，李 训 强 ｚ ，朱 首 贤 ｓ ，张文 静 ｚ ，王 磊 ｚ
（ １ ． 海军工程大学 振动与噪声研究所 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ；２ ． 解放军理工大学 气象海洋学院 ，江苏 南京 ２ １ １ １ ０ １ ； ３ ． 河海大学 港 口海岸 与近海工程学 院，江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ８ ；４ ． 船舶振动噪声重点实验室 ，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ）
Ｎｅ ａｒ －ｓ ｈｏ ｒ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｂｒ ｅ ａ ｋｉ ｎｇ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｌｕｍ ｅ ｆ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ
ＹＡＮＧ Ｊ ｉ ａ — ｘ ｕ ａ ｎ ， ＬＩ Ｘｕｎ — ｑ ｉ ａ ｎｇ ２ ， ＺＨＵ Ｓ ｈ ｏ ｕ— ｘｉ ａ ｎ ３Ｚ ＨＡ ＮＧ Ｗｅ ｎ － ｊ ｉ ｎ ， ＷＡ ＮＧ Ｌ ｅ ｉ
摘
要 ：将前人波浪破碎计算及 判定公式进行 汇总 、整理并分成 ３类 ；同时 ，为 了对选 取公式进行 比较 ，文还将上述公式分
为两类破碎波高计 算模型 ，一类 是直接计 算模 型；另一类是联立拍岸浪波高计算模 型与破碎判据 ，建立的间接计算模型 。在 此基 础上 ， 结 合实验数据 ， 对破碎 波高 和破碎指标进行误差分析得出 ，间接计算模型中 ，Ｇ ｏ ｄ ａ 提出的破碎判据效果最好 ，为
第 ３ ４卷 第 １ 期 ２ ０ １ ５年 ２月
海
洋
通
报
Ｖｏ １ ．３ ４． Ｎｏ． １
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