浅水区域随机波浪的非线性特征研究

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1、犬拔－大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士孝位ｉ２文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮｊＨＥ浅水区域随机波浪的非线性特征研究港口、海岸及近海工程、，堂科去１１＾作者姓名＾±１指导教师畐！１教ｔ受一马小舟马玉祥教授—一―———答辩２０１５年６月８日日期硕士学位论文浅水区域随机波浪的非线性特征研究ＴＨＥＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＯＮＯＮＮＯＮＬＩＮＥＡＲＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦ

2、ＣＯＡＳＴＡＬＲＡＮＤＯＭＷＡＶＥＳ作者姓名：朱小伟学科、专业：港口、海岸及近海工程学号：２１２０６２１７指导教师：马小舟副教授马玉祥教授完成日期：２０１５年５月５日大嫂工摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明：作者郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发ｉ的研成果

3、，、也不包含其他已申请￥学位或其他用途使用过的成果一。与ｋ同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：《浅水区域随机波浪的非线性特征研究》作者签名：、、日期：年月日本件大连理工大学硕士学位论文摘要波浪由深水传播到浅水的过程中，由于浅水变形及非线性的影响，波浪的形态会发生巨大变化，如波长变短，波幅、波陆变大及波浪破碎。Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程对模拟波浪在浅水传播过程中

4、的变化比较理想，本文利用改进的线一Ｓ性色散关系可以达到阶ｔｏｋｅｓ波色散关系Ｐａｄ对４４，精确ｓ，］近似到０（／，ｙ）的完全非线性Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程来模拟波浪在浅水区域传播过程。通过与理论紀谱、物理模型实验，证明了该模型模拟随机波浪在近岸传播的有效性结果进行对比验证。随后应用该数值，波浪非线性特征参数（如不对称度模型研究了随机波浪在潜堤上传播的变形情况，偏度）的变化，，，。结果表明随着水深的减小波浪的不对称度和偏度逐渐增大它们的最，大值均出现在堤顶迎浪侧，然后逐渐减小

5、，如果堤顶浅水区足够长它们在堤顶浅水区一，而不对会达到个稳定的状态，之后在反变浅区水深增加的过程中偏度逐渐减小到零称度有一个略微的增长然后再逐渐减小到零。基于波面过程线的波形变化及其波浪谱变化分析了这些参数变化的原因，接下来基于小波二阶谱分析了小波二阶谱实部与偏度、虚部与不对称度变化的关系、。然后分析了潜堤坡度、谱峰周期、波陆、堤顶浅水区水深谱峰因子等因素对不对称度和偏度变化的影响。随后分析了变浅区、反变浅区、堤顶浅水区三个区域不对称度和偏度与当地Ｕｒｓｅｌｌ数的关系，根据

6、数值模拟结果拟合了各区域波浪的不对称度和偏度与Ｕｒｓｅｌｌ数之间的经验公式，并与相关研究进行了对比。最后利用该模型研究了随机波浪在潜堤上传播时畸形波的发生情况及其影响因素。，当随机波浪在潜堤上传播时，波浪旳偏度和峰度均随着水深的减小而增大畸形波发生的概率也随之增大，偏度和峰度的最大值以及畸形波发生概率最大的位置均出现在堤顶浅水区前端。并且发现入射波浪的谱峰周期、斜坡的坡度以及堤顶浅水区的水深均对畸形波产生的概率有影响，而代表波浪谱宽的谱峰因子对于随机波浪在浅水区域传播时畸

7、形波产生的概率影响并不显著，而坡。偏度和峰度的变化与最大波高的变化呈现相关性度会影响偏度与峰度之间的关系。关键词：Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｒｓｅｌｌ；ｑ模型；Ｕ数偏度；不对称度；峰度；畸形波；浅水－－Ｊ、？！浅水区域随机波浪的非线性特征研究ＴｈｅＩｎｖｅｓｔｉａｔｉｏｎｏｎＮｏｎｌｉｎｅａｒＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣｏａｓｔａｌＲａｎｄｏｍＷａｖｅｓｇＡｂｓｔｒａｃｔＡｓｗａｖｅｓｐｒｏｐａｇａｔｅｆｒｏｍｄｅｅｐｗａｔｅｒｔｏ

8、ｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒ，ｗａｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｇｏｅｓｔｗ－ｓｉｎｉｆｉｃａｎｃｈａｎｅｓｄｕｅｔｏｔｈｅｓｈｏａｌｉｎｅｆｆｅｃｔｃｏｍｂｉｎｅｄｉｔｈｎｏｎｌｉｎｅａｒｗａｖｅｗａｖｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ．ｇｇｇＷｉｔｈｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｗａｔｅｒｄｅｐｔｈ，ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｉｓｓｈｏｒｔｅｎａｎｄｗａｖｅｈｅｉｇｈｔｉｓｅｎｈａｎｃｅｄａｎｄｔｈｅｎｗａｖｅｂｒｅａｋｉｎｇｉ