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波浪质点运动轨迹研究:海上测风塔基础设计

时间:2026-01-25 理论教育 南栀 版权反馈
【摘要】:对于线性波,波动场内波浪质点的运动轨迹为一椭圆,即质点沿着封闭椭圆轨迹线作振荡运动。对于深水条件,由式~式可得波浪质点的运动轨迹方程为由式可见,深水条件下波浪质点的轨迹是一个半径r为(H/2)e kz0的圆,即水质点沿着闭合圆轨迹作振荡运动。在水面处z0=0,质点运动轨迹线圆的半径r0=H/2。随着深度的增加,质点运动轨迹圆的半径r迅速减小。水深对波浪运动起着很大的影响。图4-3质点轨迹、水平速度和垂直速度随深度变化示意图[1]

对于线性波,波动场内波浪质点的运动轨迹为一椭圆,即质点沿着封闭椭圆轨迹线作振荡运动。其运动轨迹方程为

图示

式中 x0、z0——波浪质点静止时水平与竖向位置坐标;

H——波高;

k——波数。

进一步可以发现,式(4-26)~式(4-28)描述的椭圆长半轴α和垂直向短半轴β决定于波浪质点静止位置的纵坐标z0,而与水平坐标x0无关。(https://www.xing528.com)

对于深水条件,由式(4-26)~式(4-28)可得波浪质点的运动轨迹方程为

图示

由式(4-29)可见,深水条件下波浪质点的轨迹是一个半径r为(H/2)e kz0的圆,即水质点沿着闭合圆轨迹作振荡运动。在水面处z0=0,质点运动轨迹线圆的半径r0=H/2。随着深度的增加,质点运动轨迹圆的半径r迅速减小。

水深对波浪运动起着很大的影响。在深水(d≥0.5L)中的波浪为深水波;在浅水(0.05L≤d<0.5L)中的波浪为浅水波;在极浅水(d<0.05L)中的波浪为极浅水波。这3种波浪其水质点的运动轨迹、水平速度和垂直速度随深度的变化如图4-3所示,图4-3中位于左侧的图形为质点运动轨迹,右侧图形为质点水平速度和垂直速度沿水深变化曲线。

图示

图4-3 质点轨迹、水平速度和垂直速度随深度变化示意图[1]

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