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研究进展:近岸波浪复杂现象的建模与仿真

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:对波浪复杂现象的正确描述和呈现一直是众多学者研究的重点,研究趋势总体上由低精度、高成本到高精度、低成本不断地发展。自Zhang和Schffer[1-3]首次提出特定统一造波理论并通过该理论建立了二维及三维近岸波浪数学模型与物理模型确定性联合模拟之后,目前此类研究及应用还处于初始的发展阶段。

研究进展:近岸波浪复杂现象的建模与仿真

波浪是海洋、海岸工程中主要动力因素之一。对波浪复杂现象的正确描述和呈现一直是众多学者研究的重点,研究趋势总体上由低精度、高成本到高精度、低成本不断地发展。波浪的复合模型将最常用的两种研究途径——数学模型方法与物理模型方法相联合,通常采用数学模型模拟大范围海域内波浪的传播过程,而在近岸或结构物附近采用物理模型重点关注波浪的复杂现象。它既克服了两种模型各自的缺点,又充分发挥了各自的优势,兼顾了高精度和低成本的要求。复合模型的关键问题是如何准确地实现数学模型与物理模型之间的数据传递。传统的复合模型是基于统计水平,通过波谱或一些参数实现两种模型之间的数据传递,造波机沿线波浪通常被认为均匀分布且采用线性造波理论进行波浪物理模型模拟,因此传统的复合模型忽略了物理模型边界处波浪的非线性和非均匀性,掩盖了波浪近区的折射、绕射等复杂现象。

波浪数学模型与物理模型的确定性联合模拟能够通过时间和空间的变化完全确定性地将数学模型的波浪数据传递至物理模型边界,与传统的波浪复合模型相比可以大幅度提高近岸复杂波浪的模拟精度。自Zhang(本书作者)和Schäffer[1-3]首次提出特定统一造波理论并通过该理论建立了二维及三维近岸波浪数学模型与物理模型确定性联合模拟之后,目前此类研究及应用还处于初始的发展阶段。近期,Yang等[4-6]在不考虑主动波浪吸收的情况下以上述特定统一造波理论为基础拓展了二阶非线性项,实现了二阶的确定性联合模拟,进一步提高了模拟精度。(www.xing528.com)

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