海洋工程波浪力学

中国海洋大学本科生课程大纲

课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修

一、课程介绍

1.课程描述

海洋工程波浪力学，是研究波浪理论及波浪对海洋工程结构物的作用力的一门科学，是船舶与海洋工程专业的学科基础必修课程。本课程针对船舶与海洋工程专业三年级学生进行开设，主要学习线性波浪理论、非线性波浪理论、随机波浪理论以及小尺度、大尺度结构物波浪作用力的计算方法等。通过课程学习，要求学生掌握线性波浪理论及小尺度结构物波浪力的计算方法，能够利用这些理论及方法对实际问题进行建模、分析和求解，进而提升对波浪力学的理解，为海洋平台等结构物的设计奠定基础。

This course focuses on the wave theory and wave loading acted on the offshore structures, which is a fundamental, necessary subject for students from Naval Architectural and Ocean Engineering. This course will introduce wave theories, including the linear wave theory, nonlinear wave theory and stochastic wave theory. Meanwhile, the wave forces acted on the structures of small- and large-dimensions will be introduced. It will provide students with tools to deal with wave motion and wave action on offshore platforms and pipelines, which is very important for learning follow-up subjects such as designing of offshore

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structures.

2.设计思路

本课程以波浪理论和波浪力计算为主线，结合工程实际问题进行多媒体授课，为海洋平台结构等课程设计提供波浪荷载数据。课程内容主要包括三个模块：确定性波浪理论、随机波浪理论、波浪力计算，这三方面密切联系、前后呼应。

确定性波浪理论部分主要包括线性波浪理论和非线性波浪理论，其中线性波浪理论是学习基础，要求全面重点掌握深水波、有限水深和浅水波浪的基本特性，在此基础上，了解常见的非线性波浪理论的特性，进而掌握波浪理论的适用范围。

随机波浪理论主要从随机过程角度描述波浪的特性，重点掌握随机波的时域特性和频域特性，从而为海洋工程结构的谱分析提供基础。

波浪力的计算部分主要包括小尺度和大尺度结构波浪力计算。要求全面掌握小尺度结构物波浪力计算方法（莫里森公式），在此基础上，理解大尺度波浪力计算的基本原理。

3. 课程与其他课程的关系

先修课程：理论力学、流体力学。本课程是工科力学类课程的重要组成部分，是海洋工程类专业流体类课程群的重要组成部分，与流体力学、海洋工程环境等课程构成了船舶与海洋工程专业海洋动力环境课程群。

4.对毕业要求指标点的支撑和支撑强度

本课程可支撑如下毕业能力要求指标点：

（1）工程知识：具备扎实的波浪力学基础知识，能够将知识用于解决船舶与海洋工程领域中与波浪运动和波浪作用力相关的课程设计、毕业设计及实践实训和创新训练问题。

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（2）问题分析：能够应用波浪力学的基本原理，结合结构力学、结构动力学等相关知识，研究分析船舶与海洋工程中相关的受力、振动等相关问题，以获得有效结论。

（3）设计/开发解决方案：能够利用波浪力学相关知识，设计满足规范需求的船舶与海洋工程整体结构、局部构件或建造施工流程。

（4）科学研究：能够基于波浪力学的基础知识和科学原理，结合创新训练、科研任务，能够设计研究方案、完成模型实验、分析与解释数据，并通过综合分析得到合理有效的结论。

二、课程目标

本课程的任务是通过各种教学和学习环节，使学生掌握波浪的基本知识、原理和波浪对海洋工程结构物作用力的计算方法，最终使学生对海洋工程中的波浪力学问题有一定的了解和掌握，以助于从事海洋工程的规划、设计、建造和研究工作。

（1）知识获取（支撑毕业要求1、2）：使学生了解非线性波浪理论、波浪的传播与变形等，掌握线性波浪力学、小尺度结构波浪力的计算以及随机波浪理论相关知识及大尺度结构物波浪力的计算的基本原理；

（2）思维方法培养（支撑毕业要求4）：通过利用MATLAB/Python等编程语言进行波浪运动和波浪作用力的训练，达到“理解问题—找出路径”的思维过程训练，加深对波浪力学的理解和掌握。

（3）能力培养（支撑毕业要求3、4）：培养学生运用波浪理论和波浪力计算方法进行一些基本计算的能力，为海洋平台等课程设计、毕业设计及科学研究提供基础。

三、学习要求

本课程要求学生具备较好的数学、物理和流体力学基础。需先修课程应包括高等

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数学、大学物理、理论力学、流体力学等。

（1）本课程第一堂课前学生应复习、熟悉流体力学基本概念和连续方程、运动方程等知识；

（2）做到课前预习、课后复习，课堂上认真听讲，积极发言。课后积极利用所学的编程语言完成相关课堂布置作业和课后习题。

四、教学内容

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五、参考教材与主要参考书

[1] 王树青，梁丙臣.海洋工程波浪力学. 青岛:中国海洋大学出版社. 2013.3 (ISBN:

978-7-5670-0235-7) （参考教材）

[2] 竺艳蓉. 海洋工程波浪力学. 天津:天津大学出版社.1991.1 (ISBN: 978-7-5618-0296-0)

[3] Bernald Molin. 海洋工程水动力学. 北京:国防工业出版社. 2012.1（ISBN ：

978-7-1180-6785-9）

六、成绩评定

（一）考核方式 A.

闭卷考试 ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他

（二）成绩综合评分体系：

七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。 八、大纲审核

教学院长： 院学术委员会签章：